מדוע קשה לעיבוד טיטניום?

ארבעת המאפיינים של סגסוגות טיטניום, כולל מוליכות תרמית נמוכה, התקשות עבודה חמורה, זיקה גבוהה לכלי חיתוך ועיוות פלסטי קטן, הן הסיבות החיוניות לכך שקשה לעבד סגסוגות טיטניום. מדד החיתוך שלו שווה רק ל-20% של פלדה חיתוך חופשי.

מוליכות תרמית נמוכה

המוליכות התרמית של סגסוגת טיטניום היא רק כ-16% מזו של פלדה 45#. לא ניתן להעביר את החום החוצה בזמן במהלך העיבוד, מה שגורם לטמפרטורות גבוהות מקומיות בקצה החיתוך (טמפרטורת קצה הכלי במהלך העיבוד היא יותר מפי שניים מפלדה #45), מה שעלול לגרום בקלות לבלאי דיפוזיה של הכלי.

התקשות עבודה חמורה

תופעת התקשות העבודה של סגסוגת טיטניום ברורה, ושכבת התקשות פני השטח חמורה יותר מזו של נירוסטה, מה שיגרום לקשיים מסוימים בעיבוד שלאחר מכן, כגון נזק מוגבר לגבול הכלי.

זיקה גבוהה לסכינים

הדבקה חמורה עם קרביד המכיל טיטניום.

דפורמציה פלסטית קטנה

זה בערך 1/2 ממודול האלסטי של פלדה 45, כך שההתאוששות האלסטית גדולה והחיכוך רציני. במקביל, חומר העבודה נוטה גם לעיוות הידוק.

ידע תהליכי לעיבוד סגסוגות טיטניום

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

(1) השתמש בתוספות עם גיאומטריית זווית חיובית כדי להפחית את כוח החיתוך, חום החיתוך ועיוות של חומר העבודה.

(2) שמור על הזנה קבועה כדי למנוע התקשות של חומר העבודה. הכלי חייב להיות תמיד במצב הזנה במהלך תהליך החיתוך. כמות חיבור הכלי הרדיאלית ae במהלך הכרסום צריכה להיות 30% מהרדיוס.

(3) השתמש בנוזל חיתוך בלחץ גבוה ובזרימה גבוהה כדי להבטיח את היציבות התרמית של תהליך העיבוד ולמנוע ניוון משטח העבודה ונזק לכלי הנגרם על ידי טמפרטורה מופרזת.

(4) שמור על קצה הלהב חד. כלים בוטים הם הגורם להצטברות חום ולבלאי, מה שעלול להוביל בקלות לכשל בכלי.

(5) עבדו את סגסוגת הטיטניום במצב הרך ביותר ככל האפשר, מכיוון שהחומר נעשה קשה יותר לעיבוד לאחר ההמרה, וטיפול בחום מגביר את חוזק החומר ומגביר את שחיקת הלהבים.

(6) השתמש ברדיוס קשת גדול של קצה הכלי או בשיפוע כדי לחתוך כמה שיותר לתוך קצה החיתוך. זה מפחית את כוח החיתוך והחום בכל נקודה ומונע שבירה מקומית. בעת כרסום סגסוגת טיטניום, בין פרמטרי החיתוך, למהירות החיתוך יש את ההשפעה הגדולה ביותר על חיי הכלי, ואחריה שילוב הכלי הרדיאלי (עומק כרסום).

התחל עם להבים כדי לפתור בעיות עיבוד טיטניום

בלאי החריצים של הלהב המתרחש בעת עיבוד סגסוגות טיטניום הוא הבלאי המקומי של החלק האחורי והקדמי לאורך כיוון עומק החיתוך. זה נגרם לרוב מהשכבה המוקשה שהותיר העיבוד הקודם. התגובה הכימית והדיפוזיה בין הכלי לחומר העבודה בטמפרטורת עיבוד העולה על 800 מעלות היא גם אחת הסיבות לבלאי חריצים. מכיוון שבמהלך תהליך העיבוד, מולקולות הטיטניום של חומר העבודה מצטברות לפני הלהב ו"מרותכות" ללהב בלחץ גבוה וטמפרטורה גבוהה, ויוצרות קצה בנוי. כאשר קצה בנוי מתקלף מהקצה החיתוך, הוא לוקח איתו את ציפוי הקרביד של התוסף, כך שעיבוד טיטניום מצריך חומרים וגיאומטריות מיוחדות להוספה.

מבנה הכלי המתאים לעיבוד שבבי טיטניום

המוקד של עיבוד סגסוגת טיטניום הוא חום. יש לרסס כמות גדולה של נוזל חיתוך בלחץ גבוה על קצה החיתוך במהירות ובדייקנות כדי להסיר את החום במהירות. ישנם מבנים ייחודיים של חותכי כרסום בשוק במיוחד לעיבוד סגסוגת טיטניום.

התחל עם שיטות עיבוד מכניות ספציפיות

חֲרִיטָה

בעת הפיכת מוצרי סגסוגת טיטניום, קל להשיג חספוס טוב יותר של פני השטח והתקשות העבודה אינה רצינית, אך טמפרטורת החיתוך גבוהה והכלי נשחק במהירות. בתגובה למאפיינים אלה, האמצעים הבאים ננקטים בעיקר מבחינת כלים ופרמטרי חיתוך:

חומר הכלי: YG6, YG8, YG10HT נבחרים בהתאם לתנאים הקיימים במפעל.

פרמטרים גיאומטריים של הכלי: זוויות הכלי הקדמיות והאחוריות מתאימות ועיגול קצה הכלי.

מהירות חיתוך נמוכה יותר, קצב הזנה מתון, עומק חיתוך עמוק יותר, קירור מספק. בעת סיבוב המעגל החיצוני, קצה הכלי אינו יכול להיות גבוה ממרכז חומר העבודה, אחרת קל לקשור את הכלי. בסיום סיבוב וסיבוב חלקים דקים, הסטת הכלי הראשית הזווית צריכה להיות גדולה, בדרך כלל 75 עד 90 מעלות.

כִּרסוּם

כרסום של מוצרי סגסוגת טיטניום קשה יותר מאשר סיבוב, כי כרסום הוא חיתוך לסירוגין, ואת השבבים קל לחבר עם הלהב. כאשר השיניים הדביקות שבב חותכות שוב לתוך חומר העבודה, השבבים נדפקים ומוציאים משם חתיכה קטנה של חומר הכלי, ויוצרים להב השבבים מפחית מאוד את עמידות הכלי.

שיטת כרסום: בדרך כלל, משתמשים בכרסום למטה.

חומר כלי: פלדה במהירות גבוהה M42.

בדרך כלל, כרסום מטה אינו משמש בעיבוד פלדת סגסוגת. בשל השפעת המרווח בין בורג המכונה לאום, במהלך כרסום מטה, חותך הכרסום פועל על חומר העבודה, וכוח הרכיב בכיוון ההזנה זהה לכיוון ההזנה, מה שגורם בקלות לשולחן העבודה הִתמוֹטְטוּת. מתרחשת תנועה לסירוגין, וכתוצאה מכך מכות סכין. עבור כרסום מטה, שיני החותך פוגעות בעור קשה כשהן מתחילות לחתוך פנימה, מה שגורם לחותך להישבר. עם זאת, מכיוון ששבבי הכרסום מעלה משתנים מדקים לעבים, הכלי נוטה לחיכוך יבש עם חומר העבודה במהלך החיתוך הראשוני, מה שמחמיר את הדבקת השבב ושיתוק הקצוות של הכלי. על מנת לטחון סגסוגת טיטניום בצורה חלקה, יש לציין גם שבהשוואה לחותכי כרסום סטנדרטיים כלליים, יש להקטין את זווית הגריפה ולהגדיל את זווית ההקלה. מהירות הטחינה צריכה להיות נמוכה. נסו להשתמש בחותכי כרסום שיניים חדים והימנעו משימוש בחותכי כרסום שיניים.

הַקָשָׁה

בעת הקשה על מוצרי סגסוגת טיטניום, השבבים קטנים וקלים לחיבור עם הלהב וחומר העבודה, וכתוצאה מכך לחספוס גדול של פני השטח ומומנט גבוה. בחירת ברז לא נכונה ותפעול לא נכון במהלך ההקשה עלולות להוביל בקלות להתקשות העבודה, יעילות עיבוד נמוכה במיוחד ושבירת ברז מדי פעם.

יש צורך לתת עדיפות לברז חוט קפיצה עם החוט הנכון. מספר השיניים צריך להיות קטן מזה של הברז הרגיל, בדרך כלל 2 עד 3 שיניים. זווית המתח החיתוך צריכה להיות גדולה, והחלק המתחדד הוא בדרך כלל 3 עד 4 אורכי חוט. כדי להקל על הסרת השבבים, ניתן גם לטחון זווית נטייה שלילית על קונוס החיתוך. נסה להשתמש ברזים קצרים כדי להגביר את קשיחות הברז. החלק המחדד ההפוך של הברז צריך להיות גדול יותר מהתקן כדי להפחית את החיכוך בין הברז לחומר העבודה.

רידוד

שחיקת הכלים אינה רצינית בעת חורצת סגסוגת טיטניום, וניתן להשתמש הן בחומרי קרביד והן בחומרי פלדה במהירות גבוהה. בעת שימוש בקוטרים קרביד, יש לאמץ קשיחות מערכת תהליך הדומה לקידוח כדי למנוע מהחורר להישבר. הבעיה העיקרית שמתרחשת בעת גריסת סגסוגות טיטניום היא שהגימור של הגירוש אינו טוב. יש לצמצם את רוחב להב הקוטרם בעזרת אבן משחזת כדי למנוע מהלהב להידבק לקיר החור. עם זאת, יש להבטיח חוזק מספיק. בדרך כלל, רוחב הלהב הוא 0.1~0.15 מ"מ. גם כן.

נקודת המעבר בין קצה החיתוך לחלק הכיול צריכה להיות קשת חלקה. יש להטחן בזמן לאחר הבלאי, וגודל הקשת של כל שן חייב להיות עקבי; במידת הצורך, ניתן להגדיל את המתח האחורי של חלק הכיול.

הִתעַמְלוּת

קידוח סגסוגות טיטניום הוא קשה, ושחיקה ושבירת מקדחה מתרחשת לעתים קרובות במהלך תהליך העיבוד. זה נובע בעיקר מכמה סיבות כמו השחזה לקויה של המקדחה, הסרת שבבים בטרם עת, קירור לקוי וקשיחות לקויה של מערכת התהליך. לכן, בעת קידוח סגסוגות טיטניום, יש לשים לב לחידוד מקדחים סביר, זווית קודקוד גדולה, מופחתת זווית גריפה של הקצה החיצוני, הגדלת זווית ההקלה של הקצה החיצוני והגדלת המתח האחורי עד פי 2 עד 3 מזו של מקדחים סטנדרטיים. משוך את הכלי לאחור לעתים קרובות והסר את השבבים מיד, תוך שימת לב לצורה ולצבע של השבבים. אם השבבים נראים מנוצים או משנים צבע במהלך הקידוח, זה מצביע על כך שהמקדחה עמומה ויש להחליף את הכלי ולחדד אותו בזמן.

יש לקבע את תבנית הקידוח על שולחן העבודה, המשטח המנחה של תבנית הקידוח צריך להיות קרוב למשטח העיבוד, ויש להשתמש במקדחה קצרה ככל האפשר. נושא נוסף שכדאי לשים לב אליו הוא שכאשר נעשה שימוש בהזנה ידנית, המקדחה לא אמורה להתקדם או לסגת בחור, אחרת קצה המקדחה יתחכך במשטח המעובד, ויגרום להתקשות העבודה ולהפוך את המקדח לקהה.

שְׁחִיקָה

בעיות נפוצות בטחינת חלקי סגסוגת טיטניום הן סתימה של גלגל השחזה עקב שבבים תקועים וכוויות על פני החלקים. הסיבה היא שהמוליכות התרמית של סגסוגת טיטניום ירודה, מה שגורם לטמפרטורה גבוהה באזור הטחינה, מה שגורם לחיבור, דיפוזיה ותגובה כימית חזקה בין סגסוגת טיטניום לחומר שוחק. שבבים דביקים וסתימת גלגל השחזה מביאים לירידה משמעותית ביחס הטחינה. כתוצאה מדיפוזיה ותגובות כימיות, חומר העבודה נשרף על משטח השחזה, וכתוצאה מכך הפחתה בחוזק העייפות של החלק. זה ברור יותר 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 מהיבטים של חומרי כלי עבודה, נוזלי חיתוך ופרמטרים של תהליך העיבוד על מנת לשפר את היעילות הכוללת של עיבוד חומרי סגסוגת טיטניום.