מדוע סגסוגת טיטניום היא חומר קשה לעיבוד?

 

1. תופעות פיזיקליות של עיבוד שבבי טיטניום

כוח החיתוך של עיבוד סגסוגת טיטניום גבוה מעט מזה של פלדה עם אותה קשיות. ובכל זאת, התופעה הפיזית של עיבוד סגסוגת טיטניום היא הרבה יותר מסובכת מזו של עיבוד פלדה, מה שגורם לעיבוד סגסוגת טיטניום להתמודד עם קשיים עצומים.

המוליכות התרמית של רוב סגסוגות הטיטניום נמוכה מאוד, רק 1/7 של פלדה ו-1/16 של אלומיניום. לכן, החום שנוצר בעת חיתוך סגסוגות טיטניום לא יועבר במהירות לחומר העבודה או יילקח על ידי השבבים. ובכל זאת, הוא יצטבר באזור החיתוך, והטמפרטורה שנוצרת יכולה להגיע עד 1,000 מעלות צלזיוס או יותר, מה שיגרום לקצה החיתוך של הכלי להישחק, להישבר ולהיסדק במהירות. היווצרות קצה בנוי והמראה המהיר של קצה בלוי מייצרים יותר חום באזור החיתוך, ומקצרים עוד יותר את חיי הכלי.עיבוד שבבי טיטניום

הטמפרטורות הגבוהות שנוצרות במהלך תהליך החיתוך הורסים גם את שלמות פני השטח של חלקי סגסוגת הטיטניום, וכתוצאה מכך ירידה בדיוק הגיאומטרי של החלקים והתקשות העבודה שמפחיתה מאוד את חוזק העייפות שלהם.

הגמישות של סגסוגות טיטניום עשויה להיות מועילה לביצועי חלק, אך במהלך חיתוך, העיוות האלסטי של חלק העבודה הוא גורם חיוני לרטט. לחץ החיתוך גורם לחומר ה"אלסטי" להתרחק מהכלי ולקפוץ, ולכן החיכוך בין הכלי לחומר העבודה גדול מפעולת החיתוך. תהליך החיכוך גם מייצר חום, ומחמיר את הבעיה של מוליכות תרמית ירודה של סגסוגות טיטניום.

בעיה זו חמורה אף יותר בעת עיבוד של חלקים בעלי קירות דקים או בצורת טבעת, המעוותים בקלות. זה לא קל לעבד חלקים מסגסוגת טיטניום דקים לדיוק הממדים הצפוי. כאשר הכלי דוחף את חומר העבודה, העיוות המקומי של הקיר הדק חורג מהטווח האלסטי; מתרחשת דפורמציה פלסטית, וחוזק החומר וקשיות נקודת החיתוך גדלים באופן משמעותי. עיבוד שבבי במהירות החיתוך שנקבעה קודם לכן הופך גבוה מדי, וכתוצאה מכך לבלאי חד של הכלים.

"חם" הוא ה"אשם" שהופך את זה למאתגר לעבד סגסוגות טיטניום!

 

2. ידע טכנולוגי לעיבוד CNC טיטניום 

בהתבסס על הבנת מנגנון העיבוד של סגסוגות טיטניום והוספת ניסיון, הידע העיקרי בתהליך לעיבוד סגסוגות טיטניום הוא כדלקמן:

(1) תוספות עם גיאומטריה חיובית משמשות להפחתת כוח החיתוך של חומר העבודה, חום החיתוך והעיוות.

(2) שמור על הזנה קבועה כדי למנוע התקשות של חומר העבודה. הכלי צריך להיות תמיד במצב הזנה במהלך תהליך החיתוך, וכמות החיתוך הרדיאלית צריכה להיות 30% מהרדיוס במהלך הכרסום.

(3) נוזל חיתוך בלחץ גבוה ובזרימה גדולה משמש כדי להבטיח את היציבות התרמית של תהליך העיבוד ולמנוע ניוון משטח העבודה ונזק לכלי עקב טמפרטורה מופרזת.

(4) שמור על קצה הלהב חד; כלים קהים גורמים להצטברות חום ולבלאי, מה שמוביל במהירות לכשל בכלי.

(5) עיבוד שבבי במצב הרך ביותר של סגסוגת הטיטניום ככל האפשר מכיוון שהחומר הופך מאתגר יותר לעיבוד לאחר התקשות, והטיפול בחום מגביר את חוזק החומר ואת בלאי התוסף.

(6) השתמש ברדיוס אף גדול או שיפוע כדי לחתוך כמה שיותר לתוך קצה החיתוך. זה מפחית את כוח החיתוך והחום בכל נקודה ומונע שבירה מקומית. בעת כרסום סגסוגות טיטניום, בין פרמטרי החיתוך, למהירות החיתוך יש את ההשפעה המשמעותית ביותר על חיי הכלי vc, ואחריה החיבור הרדיאלי (עומק הכרסום) ae.

 

3. התחל עם הלהב כדי לפתור את בעיית עיבוד הטיטניום

הבלאי של חריץ ההוספה במהלך העיבוד של סגסוגות טיטניום הוא הבלאי המקומי של החלק האחורי והקדמי בכיוון עומק החיתוך, שנגרם לרוב מהשכבה המוקשה שהותירה העיבוד הקודם. התגובה הכימית והדיפוזיה של הכלי וחומר היצירה בטמפרטורת עיבוד של יותר מ-800 מעלות צלזיוס הן גם סיבות להיווצרות בלאי חריץ. מכיוון שבמהלך תהליך העיבוד, מולקולות הטיטניום של חומר העבודה מצטברות בקדמת הלהב ו"מרותכות" לשולי הלהב בלחץ גבוה וטמפרטורה גבוהה, ויוצרות קצה בנוי. כאשר הקצה הבנוי מתקלף מקצה החיתוך, הוא מוריד את ציפוי הקרביד של התוספת, ולכן עיבוד טיטניום דורש חומרים וגאומטריות ייחודיות להוספה.c עיבוד דיוק מותאם אישית

 

4. מבנה כלי המתאים לעיבוד טיטניום

המוקד של עיבוד סגסוגת טיטניום הוא חום, ויש לרסס כמות גדולה של נוזל חיתוך בלחץ גבוה על קצה החיתוך במהירות ובדייקנות כדי להסיר את החום במהירות. ישנן תצורות ייחודיות של חותכי כרסום במיוחד לעיבוד טיטניום.