חקירת הקשיים בעבודה עם סגסוגות טיטניום

מאז גילוי הטיטניום בשנת 1790, בני האדם חוקרים את תכונותיו יוצאות הדופן כבר יותר ממאה שנה. בשנת 1910, מתכת טיטניום הופקה לראשונה, אך המסע לעבר שימוש בסגסוגות טיטניום היה ארוך ומאתגר. רק ב-1951 הייצור התעשייתי הפך למציאות.

סגסוגות טיטניום ידועות בחוזק הספציפי הגבוה שלהן, עמידות בפני קורוזיה, עמידות בטמפרטורות גבוהות ועמידות בפני עייפות. הם שוקלים רק 60% כמו פלדה באותו נפח אך חזקים יותר מפלדה מסגסוגת. בשל תכונות מצוינות אלה, סגסוגות טיטניום נמצאות בשימוש יותר ויותר בתחומים שונים, כולל תעופה, תעופה וחלל, ייצור חשמל, אנרגיה גרעינית, שילוח, כימיקלים וציוד רפואי.

הסיבות מדוע סגסוגות טיטניום קשות לעיבוד

ארבעת המאפיינים העיקריים של סגסוגות טיטניום - מוליכות תרמית נמוכה, התקשות עבודה משמעותית, זיקה גבוהה לכלי חיתוך ועיוות פלסטי מוגבל - הם הסיבות העיקריות לכך שהחומרים הללו מאתגרים לעיבוד. ביצועי החיתוך שלהם הם רק כ-20% מאלו של פלדה קלה לחיתוך.

מוליכות תרמית נמוכה

לסגסוגות טיטניום יש מוליכות תרמית שהיא רק כ-16% מזו של פלדה #45. יכולת מוגבלת זו להוביל חום במהלך העיבוד מובילה לעלייה משמעותית בטמפרטורה בקצה החיתוך; למעשה, טמפרטורת הקצה במהלך העיבוד יכולה לעלות על זו של פלדה 45# ביותר מ-100%. טמפרטורה מוגברת זו גורמת בקלות לבלאי מפוזר של כלי החיתוך.

התקשות עבודה חמורה

סגסוגת טיטניום מציגה תופעת התקשות עבודה משמעותית, וכתוצאה מכך שכבת התקשות פני השטח בולטת יותר בהשוואה לנירוסטה. זה יכול להוביל לאתגרים בעיבודים הבאים, כגון בלאי מוגבר של כלי עבודה.

זיקה גבוהה לכלי חיתוך

הידבקות חמורה עם קרביד צמנט המכיל טיטניום.

דפורמציה פלסטית קטנה

מודול האלסטי של פלדה 45 הוא כמחצית, מה שמוביל להתאוששות אלסטית משמעותית וחיכוך חמור. בנוסף, חומר העבודה רגיש לעיוות הידוק.

טיפים טכנולוגיים לעיבוד סגסוגות טיטניום

בהתבסס על הבנתנו את מנגנוני העיבוד של סגסוגות טיטניום והתנסויות קודמות, להלן ההמלצות הטכנולוגיות העיקריות לעיבוד חומרים אלה:

- השתמש בלהבים עם גיאומטריית זווית חיובית כדי למזער את כוחות החיתוך, להפחית את חום החיתוך ולהפחית את העיוות של חומר העבודה.

- שמור על קצב הזנה קבוע כדי למנוע התקשות של חלקי העבודה. הכלי צריך להיות תמיד בהזנה במהלך תהליך החיתוך. עבור כרסום, עומק החיתוך הרדיאלי (ae) צריך להיות 30% מרדיוס הכלי.

- השתמשו בנוזלי חיתוך בלחץ גבוה ובזרימה גבוהה כדי להבטיח יציבות תרמית במהלך העיבוד, מניעת ניוון פני השטח ונזק לכלי עקב טמפרטורות מוגזמות.

- שמור על קצה הלהב חד. כלים עמומים עלולים להוביל להצטברות חום ולבלאי מוגבר, מה שמעלה משמעותית את הסיכון לכשל בכלי.

- מכונה סגסוגות טיטניום במצבן הרך ביותר במידת האפשר.עיבוד עיבוד CNCהופך קשה יותר לאחר התקשות, שכן טיפול בחום מגביר את חוזק החומר ומאיץ את שחיקת הלהבים.

- השתמש ברדיוס קצה גדול או שיפוע בעת חיתוך כדי למקסם את שטח המגע של הלהב. אסטרטגיה זו יכולה להפחית את כוחות החיתוך והחום בכל נקודה, ולסייע במניעת שבירה מקומית. בעת כרסום סגסוגות טיטניום, למהירות החיתוך יש את ההשפעה המשמעותית ביותר על חיי הכלי, ואחריה עומק החיתוך הרדיאלי.

פתור בעיות עיבוד טיטניום על ידי התחלת הלהב.

הבלאי של חריץ הלהב המתרחש במהלך עיבוד סגסוגות טיטניום הוא בלאי מקומי המתרחש לאורך החלק האחורי והקדמי של הלהב, בעקבות כיוון עומק החיתוך. בלאי זה נגרם לרוב משכבה מוקשה שנותרה מתהליכי עיבוד קודמים. בנוסף, בטמפרטורות עיבוד העולה על 800 מעלות צלזיוס, תגובות כימיות ודיפוזיה בין הכלי לחומר העבודה תורמים להיווצרות בלאי חריץ.

במהלך העיבוד, מולקולות טיטניום מחומר העבודה עלולות להצטבר מול הלהב עקב לחץ וטמפרטורה גבוהים, מה שמוביל לתופעה המכונה קצה בנוי. כאשר הקצה הבנוי הזה מתנתק מהלהב, הוא יכול להסיר את ציפוי הקרביד שעל הלהב. כתוצאה מכך, עיבוד סגסוגות טיטניום מחייב שימוש בחומרי להבים מיוחדים ובגיאומטריות.

מבנה כלי מתאים לעיבוד טיטניום

העיבוד של סגסוגות טיטניום סובב בעיקר סביב ניהול חום. כדי לפזר חום ביעילות, יש ליישם כמות משמעותית של נוזל חיתוך בלחץ גבוה במדויק ובמהירות על קצה החיתוך. בנוסף, קיימים עיצובים מיוחדים של חותכי כרסום המותאמים במיוחד לעיבוד סגסוגת טיטניום.

החל משיטת העיבוד הספציפית

חֲרִיטָה

מוצרי סגסוגת טיטניום יכולים להשיג חספוס טוב של פני השטח במהלך הסיבוב, והתקשות העבודה אינה חמורה. עם זאת, טמפרטורת החיתוך גבוהה, מה שמוביל לבלאי מהיר של הכלים. כדי לטפל במאפיינים אלה, אנו מתמקדים בעיקר באמצעים הבאים לגבי כלים ופרמטרי חיתוך:

חומרים לכלי:בהתבסס על התנאים הקיימים של המפעל, נבחרים חומרי כלי YG6, YG8 ו-YG10HT.

פרמטרים של גיאומטריה של הכלי:זוויות כלי מתאים קדמי ואחורי, עיגול קצה הכלים.

בעת סיבוב המעגל החיצוני, חשוב לשמור על מהירות חיתוך נמוכה, קצב הזנה מתון, עומק חיתוך עמוק יותר וקירור הולם. קצה הכלי לא צריך להיות גבוה ממרכז חומר העבודה, מכיוון שהדבר עלול להוביל להיתקעותו. בנוסף, בעת גימור והפיכת חלקים בעלי קירות דקים, זווית הסטייה העיקרית של הכלי צריכה להיות בדרך כלל בין 75 ל-90 מעלות.

כִּרסוּם

כרסום של מוצרי סגסוגת טיטניום קשה יותר מאשר סיבוב, כי כרסום הוא חיתוך לסירוגין, ואת השבבים קל להדביק ללהב. כאשר השיניים הדביקות חותכות שוב לתוך חומר העבודה, השבבים הדביקים נדפקים ונשלפת חתיכה קטנה של חומר הכלי, וכתוצאה מכך יש סתתים, מה שמפחית מאוד את עמידות הכלי.

שיטת כרסום:בדרך כלל השתמש בכרסום למטה.

חומר כלי:פלדה במהירות גבוהה M42.

כרסום מטה אינו משמש בדרך כלל לעיבוד פלדת סגסוגת. הדבר נובע בעיקר מהשפעת הפער בין בורג ההובלה של כלי המכונה לבין האום. במהלך כרסום מטה, כאשר חותך הכרסום משתלב בחומר העבודה, כוח הרכיב בכיוון ההזנה מתיישר עם כיוון ההזנה עצמו. יישור זה יכול להוביל לתנועה לסירוגין של שולחן העבודה, להגביר את הסיכון לשבירת הכלי.

בנוסף, בכרסום מטה, שיני החותך נתקלות בשכבה קשה בקצה החיתוך, שעלולה לגרום נזק לכלי. בכרסום הפוך, השבבים עוברים מדקים לעבים, מה שהופך את שלב החיתוך הראשוני נוטה לחיכוך יבש בין הכלי לחומר העבודה. זה יכול להחמיר את הידבקות השבבים והשבבים של הכלי.

כדי להשיג כרסום חלק יותר של סגסוגות טיטניום, יש לקחת בחשבון מספר שיקולים: הקטנת הזווית הקדמית והגדלת הזווית האחורית בהשוואה לחותכי כרסום סטנדרטיים. רצוי להשתמש במהירויות כרסום נמוכות יותר ולבחור בכרסום בעל שיניים חדות תוך הימנעות מחותכי כרסום שיניים.

הַקָשָׁה

בעת הקשה על מוצרי סגסוגת טיטניום, שבבים קטנים יכולים להידבק בקלות ללהב ולחומר העבודה. זה מוביל לחספוס ולמומנט מוגבר של פני השטח. בחירה ושימוש לא נכון בברזים עלולים לגרום להתקשות העבודה, לגרום ליעילות עיבוד נמוכה מאוד, ולעתים להוביל לשבירת הברזים.

כדי לייעל את ההקשה, רצוי לתעדף שימוש ברז שדילג על חוט אחד במקום. מספר השיניים על הברז צריך להיות פחות מזה של ברז רגיל, בדרך כלל בסביבות 2 עד 3 שיניים. עדיפה זווית מתחדדת חיתוך גדולה יותר, כאשר החלק המחודד מודד בדרך כלל 3 עד 4 אורכי חוט. כדי לסייע בהסרת שבבים, ניתן גם לטחון זווית נטייה שלילית על חוד החיתוך. שימוש ברזים קצרים יותר יכול לשפר את קשיחות המתחד. בנוסף, המתח ההפוך צריך להיות מעט יותר גדול מהסטנדרטי כדי להפחית את החיכוך בין המתחד לחומר העבודה.

רימינג

כאשר חורצים סגסוגת טיטניום, שחיקת הכלים בדרך כלל אינה חמורה, ומאפשרת שימוש הן בחומרי קרביד והן בחומרי פלדה מהירים. בעת שימוש בקוטרים קרביד, חיוני להקפיד על קשיחות מערכת התהליך, בדומה לזו המשמשת בקידוח, כדי למנוע סתתים של החורר.

האתגר העיקרי בגרימת חורים מסגסוגת טיטניום הוא השגת גימור חלק. כדי למנוע היצמדות הלהב לדופן החור, יש לצמצם בזהירות את רוחב להב הכורם באמצעות אבן שמן תוך הקפדה על חוזק מספק. בדרך כלל, רוחב הלהב צריך להיות בין 0.1 מ"מ ל-0.15 מ"מ.

המעבר בין קצה החיתוך לקטע הכיול צריך לכלול קשת חלקה. תחזוקה שוטפת נחוצה לאחר שחיקה, כדי להבטיח שגודל הקשת של כל שן יישאר עקבי. במידת הצורך, ניתן להגדיל את קטע הכיול לביצועים טובים יותר.

הִתעַמְלוּת

קידוח סגסוגות טיטניום מהווה אתגרים משמעותיים, ולעתים קרובות גורם למקדחים להישרף או להישבר במהלך העיבוד. הדבר נובע בעיקר מבעיות כמו שחיקה לא נכונה של מקדחה, הסרה לא מספקת של שבבים, קירור לא מספק וקשיחות מערכת ירודה.

כדי לקדוח ביעילות סגסוגות טיטניום, חיוני להתמקד בגורמים הבאים: להבטיח שחיקה נכונה של המקדח, להשתמש בזווית עליונה גדולה יותר, להקטין את הזווית הקדמית של הקצה החיצוני, להגדיל את זווית הקצה האחורי החיצוני, ולהתאים את המתח האחורי. פי 2 עד 3 מזה של מקדח רגיל. חשוב להחזיר את הכלי לעיתים קרובות כדי להסיר שבבים באופן מיידי, תוך מעקב אחר הצורה והצבע של השבבים. אם השבבים נראים מנוצים או אם צבעם משתנה במהלך הקידוח, זה מצביע על כך שהמקדחה נהיית קהה ויש להחליף או להשחיז.

בנוסף, יש לקבע היטב את ג'יג המקדחה לשולחן העבודה, כאשר להב המדריך קרוב למשטח העיבוד. רצוי להשתמש במקדחה קצרה במידת האפשר. כאשר משתמשים בהזנה ידנית, יש להיזהר לא להקדים או לסגת את המקדח בתוך החור. פעולה זו עלולה לגרום ללהב המקדחה להתחכך במשטח העיבוד, ולהוביל להתקשות העבודה ולקהות המקדחה.

שְׁחִיקָה

בעיות נפוצות שנתקלו בעת הטחינהחלקי סגסוגת טיטניום CNCכולל סתימת גלגל שחיקה עקב שבבים תקועים וכוויות משטח על החלקים. זה קורה מכיוון שלסגסוגות טיטניום יש מוליכות תרמית ירודה, מה שמוביל לטמפרטורות גבוהות באזור הטחינה. זה, בתורו, גורם לחיבור, דיפוזיה ותגובות כימיות חזקות בין סגסוגת הטיטניום לחומר השוחק.

נוכחותם של שבבים דביקים וגלגלי שחיקה סתומים מפחיתה משמעותית את יחס הטחינה. בנוסף, דיפוזיה ותגובות כימיות עלולות לגרום לכוויות פני השטח על חומר העבודה, ובסופו של דבר להפחית את חוזק העייפות של החלק. בעיה זו בולטת במיוחד בעת טחינת יציקות סגסוגת טיטניום.

כדי לפתור בעיה זו, האמצעים שננקטו הם:

בחר את החומר המתאים לגלגל השחזה: סיליקון קרביד ירוק TL. קשיות גלגל השחזה מעט נמוכה יותר: ZR1.

החיתוך של חומרי סגסוגת טיטניום חייב להיות מבוקר באמצעות חומרי כלי עבודה, נוזלי חיתוך ופרמטרים של עיבוד כדי לשפר את יעילות העיבוד הכוללת.

אם אתה רוצה לדעת יותר או חקירה, אנא אל תהסס לפנותinfo@anebon.com

מכירה חמה: מפעל בייצור בסיןרכיבי חרטת CNCו-CNC קטןכרסום רכיבים.

Anebon מתמקדת בהתרחבות בשוק הבינלאומי וביססה בסיס לקוחות חזק במדינות אירופה, ארה"ב, המזרח התיכון ואפריקה. החברה מעמידה בראש סדר העדיפויות את האיכות ומבטיחה שירות מעולה למתן מענה לצרכי כלל הלקוחות.