سبائك التيتانيوملديها العديد من المزايا. على سبيل المثال: مقاومة عالية للتآكل، وكثافة منخفضة وقوة عالية، وخصائص غير مغناطيسية-، وتوافق حيوي، ومقاومة درجات الحرارة العالية-. ومع ذلك، من الصعب في الواقع تصنيع سبائك التيتانيوم وتتطلب أدوات قطع خاصة. ستناقش هذه المقالة أسباب صعوبة تصنيع سبائك التيتانيوم والتدابير المضادة التي يمكن اتخاذها.
1. أسباب صعوبة تصنيع سبائك التيتانيوم
أولاً: التركيز الحراري
تتميز معظم سبائك التيتانيوم بموصلية حرارية منخفضة جدًا-فقط 1/7 من الفولاذ، و1/16 من الألومنيوم، و1/25 من النحاس. ونتيجة لذلك، فإن الحرارة المتولدة أثناء معالجة سبائك التيتانيوم لا يتم نقلها بسرعة إلى قطعة العمل أو حملها بعيدًا بواسطة الرقائق، ولكنها بدلاً من ذلك تتركز في منطقة القطع.
يمكن أن تصل درجات الحرارة عند حافة القطع إلى 1000 درجة، مما يتسبب في التآكل السريع وتشقق حافة القطع للأداة، مما يؤدي إلى تراكم الرقائق وتقصير عمر خدمة الأداة.
كما أن درجات الحرارة المرتفعة المتولدة أثناء القطع تؤثر أيضًا على سلامة سطح أجزاء سبائك التيتانيوم، مما يؤدي إلى انخفاض الدقة الهندسية وتصلب العمل، مما يقلل بشدة من قوة الكلال.
ثانيا، التشوه المرن
المعامل المرن لسبائك التيتانيوم ليس مرتفعًا جدًا؛ على سبيل المثال، يبلغ معامل المرونة لـ TC4 110 جيجا باسكال فقط، في حين أن معامل المرونة للفولاذ 45 يبلغ 210 جيجا باسكال، كما أن معامل المرونة للفولاذ المقاوم للصدأ مثل 303 و304 و316 يبلغ أيضًا حوالي 200 جيجا باسكال. لذلك، من المحتمل أن يحدث تشوه مرن عند تصنيع سبائك التيتانيوم.
تصبح هذه المشكلة أكثر خطورة عند معالجة الأجزاء ذات الجدران الرقيقة أو ذات الجدران -الرفيعة. ليس من السهل تصنيع أجزاء سبائك التيتانيوم ذات الجدران الرقيقة-بدقة الأبعاد المطلوبة. وذلك لأنه عندما يتم دفع مادة الشغل بعيدًا بواسطة أداة القطع، فإن التشوه المحلي في المناطق ذات الجدران الرقيقة-يتجاوز الحد المرن، مما يؤدي إلى تشوه البلاستيك، مما يزيد بشكل كبير من قوة وصلابة المادة عند نقطة القطع.
يؤدي ضغط القطع إلى تحرك قطعة العمل "المرنة" بعيدًا عن الأداة والارتداد، مما يؤدي إلى احتكاك بين الأداة وقطعة العمل يتجاوز قوة القطع. ويولد هذا الاحتكاك حرارة، مما يؤدي إلى تفاقم مشكلة التوصيل الحراري الضعيف لسبائك التيتانيوم.
ثالثًا، تتميز سبائك التيتانيوم بقدرة عالية على الانجذاب، مما يؤدي إلى تكوين شرائح طويلة ومستمرة أثناء الخراطة والحفر. يمكن أن تلتف هذه الرقائق حول الأداة وتضعف وظيفتها. يمكن أن يؤدي عمق القطع المفرط إلى التصاق الأداة وحرقها وكسرها.
وبطبيعة الحال، هذا التقارب العالي مفيد أيضًا في التطبيقات الأخرى؛ على سبيل المثال، في المضخات الأيونية، حيث يتم استخدام التيتانيوم لألواح الكاثود. عندما يتم رش ذرات التيتانيوم على جدار أنبوب الأنود، فإنها تمتص الغاز، وبالتالي تخلق فراغًا عاليًا-.
رابعا، الاهتزاز
في حين أن مرونة سبائك التيتانيوم قد تفيد أداء الجزء، أثناء عملية القطع، فإن التشوه المرن لقطعة العمل هو سبب رئيسي للاهتزاز.
إن الاهتزاز الناتج عند تصنيع سبائك التيتانيوم يبلغ حوالي 10 أضعاف الاهتزاز الناتج عن الفولاذ. وبما أن حرارة القطع تتركز في منطقة القطع، فإن ذلك ينتج رقائق مسننة ويؤدي إلى تقلبات في قوة القطع.
2. التدابير المضادة لصعوبة تصنيع سبائك التيتانيوم
أولا، التبريد
يمكن استخدام المبرد لتقليل درجات الحرارة المرتفعة الناتجة أثناء عملية القطع. عادةً، يتم استخدام المبردات غير المعتمدة على الزيت-للقطع والقص ذات السرعة المنخفضة-والثقيلة-، بينما يتم استخدام مبردات القطع القابلة للذوبان للقطع أو القص بسرعة-عالية.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام طرق القطع المبردة، باستخدام النيتروجين السائل (-180 درجة ) أو ثاني أكسيد الكربون السائل (-76 درجة ) كسائل القطع لخفض درجة الحرارة في منطقة القطع. يمكن لهذه الطريقة تقليل قوة القطع الرئيسية بنسبة 20% وخفض درجة حرارة القطع بأكثر من 300 درجة. وفي الوقت نفسه، تختفي الحافة المبنية، وتتحسن جودة السطح المُشكَّل آليًا، ويزداد عمر الأداة بعامل يتراوح بين 2 إلى 3.
ثانيا، اختيار أدوات القطع المناسبة
يمكن أن يؤدي اختيار أدوات القطع الصحيحة إلى تحسينات كبيرة.
نظرًا لأنه يجب تبديد الحرارة من خلال حافة القطع وسائل التبريد-وليس من خلال الشريحة، كما هو الحال مع الفولاذ-، فإن جزءًا صغيرًا من حافة القطع يجب أن يتحمل الضغوط الحرارية والميكانيكية العالية للغاية. استخدام حافة القطع الحادة يقلل من قوى القطع.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن تقليل ضغط القطع باستخدام إدخالات أرضية ذات أخاديد مصقولة وزوايا مشط إيجابية عالية.
إذا لزم الأمر، يمكن أيضًا استخدام الأدوات المطلية لمقاومة الالتصاق بالسبائك وتفتيت الرقاقات الطويلة، وبالتالي تقليل الاحتكاك أثناء إخلاء الرقاقة-وكل ذلك يساعد على منع توليد الحرارة أثناء التصنيع.
ثالثا، الحفاظ على معدل تغذية ثابت أو زيادة معدل التغذية
يتعرض التيتانيوم للتصلب-أي أنه يصبح أكثر صلابة عند تصنيعه، مما يؤدي إلى زيادة تآكل الأدوات. يضمن معدل التغذية الثابت الحفاظ على تصلب العمل إلى الحد الأدنى.
وبطبيعة الحال، إذا سمحت الآلة، يمكن زيادة معدل التغذية. وهذا يعني أن الأداة تقضي وقتًا أقل في منطقة معينة، مما يترك وقتًا أقل لتراكم الحرارة وتصلب العمل.
رابعا، تقليل سرعة القطع
على سبيل المثال، استخدم -ثلث سرعة القطع المستخدمة في الفولاذ أو أقل للتحكم في توليد الحرارة.
خامسًا، قم بتغيير الأدوات وفقًا للعملية
الأدوات التي تحتوي على السيراميك وكربيد التيتانيوم وطلاءات نيتريد التيتانيوم المستخدمة في تصنيع سبائك التيتانيوم سيكون لها عمر خدمة أقصر.
البريد الإلكتروني-:garychen3215@hotmail.com
العنوان: رقم 35، طريق باوتي، مدينة باوجى، مقاطعة شنشي، الصين
جهة الاتصال: السيد غاري تشين
الهاتف: +86-917-8883215
الجوال/الواتساب: +86 13092900605
