टाइटेनियम मिश्र धातु के साथ काम करने में कठिनाइयों का अन्वेषण

1790 में टाइटेनियम की खोज के बाद से, मनुष्य एक सदी से भी अधिक समय से इसके असाधारण गुणों की खोज कर रहा है। 1910 में, टाइटेनियम धातु का पहली बार उत्पादन किया गया था, लेकिन टाइटेनियम मिश्र धातुओं का उपयोग करने की यात्रा लंबी और चुनौतीपूर्ण थी। 1951 तक ऐसा नहीं था कि औद्योगिक उत्पादन वास्तविकता बन गया।

टाइटेनियम मिश्र धातुएँ अपनी उच्च विशिष्ट शक्ति, संक्षारण प्रतिरोध, उच्च तापमान प्रतिरोध और थकान प्रतिरोध के लिए जानी जाती हैं। समान मात्रा में इनका वजन स्टील से केवल 60% अधिक होता है, फिर भी ये मिश्र धातु इस्पात से अधिक मजबूत होते हैं। इन उत्कृष्ट गुणों के कारण, टाइटेनियम मिश्र धातुओं का उपयोग विमानन, एयरोस्पेस, बिजली उत्पादन, परमाणु ऊर्जा, शिपिंग, रसायन और चिकित्सा उपकरण सहित विभिन्न क्षेत्रों में तेजी से किया जा रहा है।

कारण कि टाइटेनियम मिश्र धातुओं को संसाधित करना कठिन है

टाइटेनियम मिश्र धातुओं की चार मुख्य विशेषताएं - कम तापीय चालकता, महत्वपूर्ण कार्य कठोरता, काटने के उपकरण के लिए एक उच्च आकर्षण, और सीमित प्लास्टिक विरूपण - प्रमुख कारण हैं कि इन सामग्रियों को संसाधित करना चुनौतीपूर्ण है। उनका काटने का प्रदर्शन आसान-से-काटने वाले स्टील का केवल 20% है।

कम तापीय चालकता

टाइटेनियम मिश्र धातुओं में तापीय चालकता होती है जो 45# स्टील की तुलना में केवल 16% होती है। प्रसंस्करण के दौरान गर्मी को दूर ले जाने की इस सीमित क्षमता के कारण कटिंग एज पर तापमान में उल्लेखनीय वृद्धि होती है; वास्तव में, प्रसंस्करण के दौरान टिप का तापमान 45# स्टील से 100% अधिक हो सकता है। यह ऊंचा तापमान आसानी से काटने के उपकरण पर व्यापक घिसाव का कारण बनता है।

कड़ी मेहनत से सख्त होना

टाइटेनियम मिश्र धातु एक महत्वपूर्ण कार्य सख्त घटना को प्रदर्शित करती है, जिसके परिणामस्वरूप स्टेनलेस स्टील की तुलना में अधिक स्पष्ट सतह सख्त परत होती है। इससे बाद के प्रसंस्करण में चुनौतियाँ पैदा हो सकती हैं, जैसे टूलींग पर बढ़ा हुआ घिसाव।

काटने के उपकरण के साथ उच्च संबंध

टाइटेनियम युक्त सीमेंटेड कार्बाइड के साथ गंभीर आसंजन।

छोटा प्लास्टिक विरूपण

45 स्टील का लोचदार मापांक लगभग आधा है, जिससे महत्वपूर्ण लोचदार पुनर्प्राप्ति और गंभीर घर्षण होता है। इसके अतिरिक्त, वर्कपीस क्लैम्पिंग विरूपण के प्रति संवेदनशील है।

टाइटेनियम मिश्र धातु की मशीनिंग के लिए तकनीकी युक्तियाँ

टाइटेनियम मिश्र धातुओं के लिए मशीनिंग तंत्र की हमारी समझ और पिछले अनुभवों के आधार पर, इन सामग्रियों की मशीनिंग के लिए मुख्य तकनीकी सिफारिशें यहां दी गई हैं:

- काटने की ताकत को कम करने, काटने की गर्मी को कम करने और वर्कपीस के विरूपण को कम करने के लिए सकारात्मक कोण ज्यामिति वाले ब्लेड का उपयोग करें।

- वर्कपीस को सख्त होने से बचाने के लिए निरंतर फ़ीड दर बनाए रखें। काटने की प्रक्रिया के दौरान उपकरण हमेशा फ़ीड में होना चाहिए। मिलिंग के लिए, रेडियल कटिंग गहराई (एई) उपकरण की त्रिज्या का 30% होनी चाहिए।

- मशीनिंग के दौरान थर्मल स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए उच्च दबाव और उच्च प्रवाह काटने वाले तरल पदार्थों का उपयोग करें, अत्यधिक तापमान के कारण सतह के पतन और उपकरण क्षति को रोकें।

- ब्लेड की धार तेज़ रखें. सुस्त उपकरणों से गर्मी जमा हो सकती है और घिसाव बढ़ सकता है, जिससे उपकरण विफलता का खतरा काफी बढ़ जाता है।

- जब भी संभव हो, टाइटेनियम मिश्र धातुओं को उनकी सबसे नरम अवस्था में मशीन में डालें।सीएनसी मशीनिंग प्रसंस्करणसख्त होने के बाद यह अधिक कठिन हो जाता है, क्योंकि गर्मी उपचार से सामग्री की ताकत बढ़ जाती है और ब्लेड घिसाव तेज हो जाता है।

- ब्लेड के संपर्क क्षेत्र को अधिकतम करने के लिए काटते समय एक बड़े टिप त्रिज्या या कक्ष का उपयोग करें। यह रणनीति प्रत्येक बिंदु पर काटने वाली ताकतों और गर्मी को कम कर सकती है, जिससे स्थानीय टूट-फूट को रोकने में मदद मिलती है। टाइटेनियम मिश्र धातु की मिलिंग करते समय, काटने की गति का उपकरण के जीवन पर सबसे महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है, इसके बाद रेडियल काटने की गहराई आती है।

ब्लेड से शुरुआत करके टाइटेनियम प्रसंस्करण समस्याओं का समाधान करें।

टाइटेनियम मिश्र धातु के प्रसंस्करण के दौरान होने वाला ब्लेड ग्रूव का घिसाव स्थानीयकृत घिसाव है जो काटने की गहराई की दिशा के अनुसार ब्लेड के पीछे और सामने होता है। यह घिसाव अक्सर पिछली मशीनिंग प्रक्रियाओं से बची हुई कठोर परत के कारण होता है। इसके अतिरिक्त, 800°C से अधिक प्रसंस्करण तापमान पर, उपकरण और वर्कपीस सामग्री के बीच रासायनिक प्रतिक्रियाएं और प्रसार ग्रूव घिसाव के निर्माण में योगदान करते हैं।

मशीनिंग के दौरान, उच्च दबाव और तापमान के कारण वर्कपीस से टाइटेनियम अणु ब्लेड के सामने जमा हो सकते हैं, जिससे एक घटना होती है जिसे बिल्ट-अप एज के रूप में जाना जाता है। जब यह निर्मित किनारा ब्लेड से अलग हो जाता है, तो यह ब्लेड पर लगी कार्बाइड कोटिंग को हटा सकता है। परिणामस्वरूप, टाइटेनियम मिश्र धातुओं के प्रसंस्करण के लिए विशेष ब्लेड सामग्री और ज्यामिति के उपयोग की आवश्यकता होती है।

टाइटेनियम प्रसंस्करण के लिए उपयुक्त उपकरण संरचना

टाइटेनियम मिश्र धातुओं का प्रसंस्करण मुख्य रूप से गर्मी प्रबंधन के इर्द-गिर्द घूमता है। गर्मी को प्रभावी ढंग से खत्म करने के लिए, उच्च दबाव वाले काटने वाले तरल पदार्थ की एक महत्वपूर्ण मात्रा को काटने वाले किनारे पर सटीक और तुरंत लागू किया जाना चाहिए। इसके अतिरिक्त, विशेष मिलिंग कटर डिज़ाइन उपलब्ध हैं जो विशेष रूप से टाइटेनियम मिश्र धातु प्रसंस्करण के लिए तैयार किए गए हैं।

विशिष्ट मशीनिंग विधि से शुरू करना

मोड़

टाइटेनियम मिश्र धातु उत्पाद मोड़ के दौरान अच्छी सतह खुरदरापन प्राप्त कर सकते हैं, और सख्त होने का काम गंभीर नहीं है। हालाँकि, काटने का तापमान अधिक होता है, जिससे उपकरण तेजी से खराब हो जाता है। इन विशेषताओं को संबोधित करने के लिए, हम मुख्य रूप से उपकरण और कटिंग मापदंडों के संबंध में निम्नलिखित उपायों पर ध्यान केंद्रित करते हैं:

उपकरण सामग्री:कारखाने की मौजूदा स्थितियों के आधार पर, YG6, YG8, और YG10HT उपकरण सामग्री का चयन किया जाता है।

उपकरण ज्यामिति पैरामीटर:उपयुक्त उपकरण के सामने और पीछे के कोण, टूलटिप गोलाई।

बाहरी सर्कल को घुमाते समय, कम काटने की गति, मध्यम फ़ीड दर, गहरी काटने की गहराई और पर्याप्त शीतलन बनाए रखना महत्वपूर्ण है। टूल टिप वर्कपीस के केंद्र से अधिक ऊंची नहीं होनी चाहिए, क्योंकि इससे यह फंस सकता है। इसके अतिरिक्त, पतली दीवार वाले हिस्सों को खत्म और मोड़ते समय, उपकरण का मुख्य विक्षेपण कोण आम तौर पर 75 और 90 डिग्री के बीच होना चाहिए।

पिसाई

टाइटेनियम मिश्र धातु उत्पादों की मिलिंग मोड़ने की तुलना में अधिक कठिन है, क्योंकि मिलिंग में रुक-रुक कर कटाई होती है, और चिप्स ब्लेड से चिपकना आसान होता है। जब चिपचिपे दांत फिर से वर्कपीस में कट जाते हैं, तो चिपचिपे चिप्स टूट जाते हैं और उपकरण सामग्री का एक छोटा टुकड़ा निकल जाता है, जिसके परिणामस्वरूप छिल जाता है, जिससे उपकरण का स्थायित्व काफी कम हो जाता है।

मिलिंग विधि:आम तौर पर डाउन मिलिंग का उपयोग करें।

उपकरण सामग्री:हाई-स्पीड स्टील M42।

डाउन मिलिंग का उपयोग आमतौर पर मिश्र धातु इस्पात के प्रसंस्करण के लिए नहीं किया जाता है। यह मुख्य रूप से मशीन टूल के लीड स्क्रू और नट के बीच के अंतर के प्रभाव के कारण होता है। डाउन मिलिंग के दौरान, जैसे ही मिलिंग कटर वर्कपीस के साथ जुड़ता है, फ़ीड दिशा में घटक बल फ़ीड दिशा के साथ संरेखित हो जाता है। इस संरेखण से वर्कपीस टेबल की रुक-रुक कर गति हो सकती है, जिससे उपकरण के टूटने का खतरा बढ़ सकता है।

इसके अतिरिक्त, डाउन मिलिंग में, कटर के दांतों को काटने के किनारे पर एक कठोर परत का सामना करना पड़ता है, जिससे उपकरण को नुकसान हो सकता है। रिवर्स मिलिंग में, चिप्स पतले से मोटे में परिवर्तित हो जाते हैं, जिससे प्रारंभिक काटने के चरण में उपकरण और वर्कपीस के बीच शुष्क घर्षण का खतरा होता है। यह चिप के आसंजन और उपकरण के छिलने को बढ़ा सकता है।

टाइटेनियम मिश्र धातुओं की चिकनी मिलिंग प्राप्त करने के लिए, कई बातों को ध्यान में रखा जाना चाहिए: मानक मिलिंग कटर की तुलना में सामने के कोण को कम करना और पीछे के कोण को बढ़ाना। यह सलाह दी जाती है कि कम मिलिंग गति का उपयोग करें और फावड़े-दाँत मिलिंग कटर से बचते हुए तेज-दाँत मिलिंग कटर का चयन करें।

दोहन

टाइटेनियम मिश्र धातु उत्पादों को टैप करते समय, छोटे चिप्स आसानी से ब्लेड और वर्कपीस से चिपक सकते हैं। इससे सतह का खुरदरापन और टॉर्क बढ़ जाता है। नलों के अनुचित चयन और उपयोग से काम कठिन हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रसंस्करण दक्षता बहुत कम हो सकती है, और कभी-कभी नल टूट सकता है।

टैपिंग को अनुकूलित करने के लिए, एक-थ्रेड-इन-प्लेस स्किप्ड टैप का उपयोग करने को प्राथमिकता देने की सलाह दी जाती है। नल पर दांतों की संख्या एक मानक नल की तुलना में कम होनी चाहिए, आमतौर पर लगभग 2 से 3 दांत। एक बड़े काटने वाले टेपर कोण को प्राथमिकता दी जाती है, टेपर अनुभाग आम तौर पर 3 से 4 धागे की लंबाई मापता है। चिप हटाने में सहायता के लिए, कटिंग टेपर पर एक नकारात्मक झुकाव कोण भी लगाया जा सकता है। छोटे नलों का उपयोग करने से टेपर की कठोरता बढ़ सकती है। इसके अतिरिक्त, टेपर और वर्कपीस के बीच घर्षण को कम करने के लिए रिवर्स टेपर मानक से थोड़ा बड़ा होना चाहिए।

रीमिंग

टाइटेनियम मिश्र धातु की रीमिंग करते समय, टूल घिसाव आम तौर पर गंभीर नहीं होता है, जिससे कार्बाइड और हाई-स्पीड स्टील रीमर दोनों के उपयोग की अनुमति मिलती है। कार्बाइड रीमर का उपयोग करते समय, रीमर को टूटने से बचाने के लिए प्रक्रिया प्रणाली की कठोरता को सुनिश्चित करना आवश्यक है, जैसा कि ड्रिलिंग में उपयोग किया जाता है।

टाइटेनियम मिश्र धातु छिद्रों की रीमिंग में मुख्य चुनौती एक सुचारू फिनिश प्राप्त करना है। ब्लेड को छेद की दीवार से चिपकने से बचाने के लिए, पर्याप्त मजबूती सुनिश्चित करते हुए रिएमर ब्लेड की चौड़ाई को ऑयलस्टोन का उपयोग करके सावधानीपूर्वक कम किया जाना चाहिए। आमतौर पर, ब्लेड की चौड़ाई 0.1 मिमी और 0.15 मिमी के बीच होनी चाहिए।

कटिंग एज और अंशांकन अनुभाग के बीच संक्रमण में एक चिकनी चाप होनी चाहिए। घिसाव होने के बाद नियमित रखरखाव आवश्यक है, यह सुनिश्चित करते हुए कि प्रत्येक दाँत का चाप आकार एक समान बना रहे। यदि आवश्यक हो, तो बेहतर प्रदर्शन के लिए अंशांकन अनुभाग को बड़ा किया जा सकता है।

ड्रिलिंग

टाइटेनियम मिश्र धातुओं की ड्रिलिंग महत्वपूर्ण चुनौतियाँ पेश करती है, जिससे अक्सर प्रसंस्करण के दौरान ड्रिल बिट्स जल जाते हैं या टूट जाते हैं। यह मुख्य रूप से अनुचित ड्रिल बिट पीसने, अपर्याप्त चिप हटाने, अपर्याप्त शीतलन और खराब सिस्टम कठोरता जैसे मुद्दों के परिणामस्वरूप होता है।

टाइटेनियम मिश्र धातुओं को प्रभावी ढंग से ड्रिल करने के लिए, निम्नलिखित कारकों पर ध्यान देना आवश्यक है: ड्रिल बिट की उचित पीस सुनिश्चित करें, एक बड़े शीर्ष कोण का उपयोग करें, बाहरी किनारे के सामने के कोण को कम करें, बाहरी किनारे के पीछे के कोण को बढ़ाएं, और पीछे के टेपर को समायोजित करें। मानक ड्रिल बिट से 2 से 3 गुना। चिप्स को तुरंत हटाने के लिए उपकरण को बार-बार वापस लेना महत्वपूर्ण है, साथ ही चिप्स के आकार और रंग की निगरानी भी करना महत्वपूर्ण है। यदि ड्रिलिंग के दौरान चिप्स पंखदार दिखाई देते हैं या यदि उनका रंग बदलता है, तो यह इंगित करता है कि ड्रिल बिट कुंद हो रही है और उसे बदला जाना चाहिए या तेज किया जाना चाहिए।

इसके अतिरिक्त, ड्रिल जिग को कार्यक्षेत्र पर सुरक्षित रूप से तय किया जाना चाहिए, जिसमें गाइड ब्लेड प्रसंस्करण सतह के करीब हो। जब भी संभव हो छोटी ड्रिल बिट का उपयोग करने की सलाह दी जाती है। जब मैन्युअल फीडिंग का उपयोग किया जाता है, तो इस बात का ध्यान रखा जाना चाहिए कि छेद के भीतर ड्रिल बिट आगे या पीछे न बढ़े। ऐसा करने से ड्रिल ब्लेड प्रसंस्करण सतह के खिलाफ रगड़ सकता है, जिससे ड्रिल बिट सख्त और सुस्त हो सकती है।

पिसाई

पीसते समय आने वाली सामान्य समस्याएंसीएनसी टाइटेनियम मिश्र धातु भागइसमें चिप्स फंसने और भागों की सतह जलने के कारण ग्राइंडिंग व्हील का अवरुद्ध होना शामिल है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि टाइटेनियम मिश्र धातुओं में खराब तापीय चालकता होती है, जिससे पीसने वाले क्षेत्र में उच्च तापमान होता है। यह, बदले में, टाइटेनियम मिश्र धातु और अपघर्षक सामग्री के बीच संबंध, प्रसार और मजबूत रासायनिक प्रतिक्रियाओं का कारण बनता है।

चिपचिपे चिप्स और बंद पीसने वाले पहियों की उपस्थिति पीसने के अनुपात को काफी कम कर देती है। इसके अतिरिक्त, प्रसार और रासायनिक प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप वर्कपीस की सतह जल सकती है, जिससे अंततः भाग की थकान शक्ति कम हो सकती है। टाइटेनियम मिश्र धातु कास्टिंग को पीसते समय यह समस्या विशेष रूप से स्पष्ट होती है।

इस समस्या को हल करने के लिए किये गये उपाय इस प्रकार हैं:

उपयुक्त ग्राइंडिंग व्हील सामग्री चुनें: हरा सिलिकॉन कार्बाइड टीएल। ग्राइंडिंग व्हील की कठोरता थोड़ी कम: ZR1.

समग्र प्रसंस्करण दक्षता को बढ़ाने के लिए टाइटेनियम मिश्र धातु सामग्री की कटाई को उपकरण सामग्री, काटने वाले तरल पदार्थ और प्रसंस्करण मापदंडों के माध्यम से नियंत्रित किया जाना चाहिए।

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