עיבוד טיטניום: מאפיינים ראשוניים של החומר, קשיים וסוגי עיבוד, עקרון הפעולה, טכניקות והמלצות של מומחים

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-02 13:54

היום יש קבוצת מתכות שעבורן יש צורך ליצור תנאים מיוחדים לפני שמתחילים לעבוד איתן. עיבוד טיטניום נופל לקטגוריה זו של עבודה. כל הקשיים והמאפיינים של התהליך נובעים מהעובדה שחומר זה מאופיין בקשיות מוגברת.

Description

טיטניום מאופיין בכך שהוא חזק מאוד, בעל צבע כסוף וגם עמיד במיוחד בפני תהליך החלודה. בשל העובדה שסרט של TiO_{2 נוצר על פני המתכת, יש לו עמידות טובה לכל ההשפעות החיצוניות. רק ההשפעה של חומרים המכילים אלקלי בהרכבם יכולה להשפיע לרעה על תכונות טיטניום. במגע עם כימיקלים אלה, חומר הגלם מאבד את מאפייני החוזק שלו.}

בשל החוזק הגבוה של המוצר, בעת הפיכת טיטניום, יש צורך להשתמש בכלי סגסוגת קשיחה במיוחד ובתנאים מיוחדים נוספים בעת עבודה על מחרטת CNC.

מה עלי לקחת בחשבון בעת עיבוד?

אם יש צורך לעבוד עם טיטניום, יש לקחת בחשבון את המאפיינים הבאים:

• הראשון נדבק. עיבוד טיטניום באמצעות מחרטה יוצר טמפרטורות גבוהות, הגורם לחומר להימס ולהיצמד לכלי החיתוך.
• במהלך העיבוד, מתרחש גם אבק מפוזר עדין. זה יכול להתפוצץ, ולכן חשוב מאוד להקפיד על כל תקנות הבטיחות במהלך הפעולה.
• כדי לבצע את תהליך החיתוך האיכותי של מתכת כה כבדה, יש צורך בכלי שיכול לספק את המצב המתאים.
• יש גם צורך לבחור כלי מיוחד לחיתוך מכיוון שטיטניום מאופיין במוליכות תרמית נמוכה.

לאחר סיום עיבוד הטיטניום, לרוב מחממים את החלק המוגמר, ולאחר מכן נותנים לו להתקרר באוויר הפתוח. כך נוצר סרט מגן על פני החומר, שתואר לעיל.

סיווג שיטות עיבוד

כדי לחתוך חומרי גלם כאלה יש צורך בכלי מיוחד וגם מחרטת CNC. התהליך עצמו מחולק למספר פעולות שכל אחת מהן מתבצעת לפי הטכנולוגיה שלה.

באשר לפעולות עצמן, הן יכולות להיות בסיסיות, ביניים או ראשוניות.

בעת עיבוד טיטניום במכונות, עליך לזכור שרטט מתרחש בזמן זה. על מנת חלקיתכדי לפתור בעיה זו, אתה יכול להדק את חומר העבודה בצורה רב-שלבית, וגם לעשות את זה קרוב ככל האפשר לציר. כדי להפחית את השפעת הטמפרטורה על תהליך העיבוד, מומלץ להשתמש בחותכי קרביד דק גרגר לא מצופים ובתוספות PVD מיוחדות. כאן כדאי לשים לב לעובדה שבמהלך עיבוד טיטניום בחיתוך, בין 85 ל-90% מכלל האנרגיה תומר לחום, שייספג בשבבים, בחומר העיבוד, בחותכים ובנוזל. שמיועד לקירור. בדרך כלל הטמפרטורה באזור העבודה מגיעה ל-1000-1100 מעלות צלזיוס.

תאם פרמטרי עיבוד

כאשר מעבדים חומר כה כבד, ישנם שלושה פרמטרים עיקריים שיש לקחת בחשבון:

• זווית הקיבוע של כלי העבודה;
• קצב הזנה;
• מהירות חיתוך.

אם תתאים את הפרמטרים האלה, תוכל להשתמש בהם כדי לשנות את טמפרטורת העיבוד. במצבי עיבוד שונים, נצפים פרמטרים שונים של מאפיינים אלה.

לטיפול מקדים בחיתוך של השכבה העליונה עד 10 מ"מ מותרת תוספת של 1 מ"מ. כדי לעבוד במצב זה, בדרך כלל מוגדרים הפרמטרים הבאים. ראשית, זווית הקיבוע היא מ-3 עד 10 מ"מ, ושנית, קצב ההזנה הוא מ-0.3 עד 0.8 מ"מ, ומהירות החיתוך מוגדרת ל-25 מ' לדקה.

גרסת ביניים של עיבוד טיטניום כוללת חיתוך של השכבה העליונה מ-0.5 ל-4 מ"מ, כמו גם יצירת שכבה אחידה של קצבה של 1 מ"מ. זווית קיבוע 0.5-4 מ"מ, מימד הזנה 0.2-0,5 מ"מ, מהירות הזנה 40-80 מ' לדקה.

אפשרות העיבוד העיקרית היא הסרת שכבה של 0.2-0.5 מ"מ, וכן הסרת קצבאות. מהירות העבודה היא 80-120 מ"מ/דקה, זווית הקיבוע היא 0.25-0.5 מ"מ, וקצב ההזנה הוא 0.1-0.4 מ"מ.

חשוב מאוד לציין גם כאן שעיבוד הטיטניום בציוד כזה מתבצע תמיד רק כאשר מסופקת אמולסיית קירור מיוחדת. החומר מסופק בלחץ לכלי העבודה. זה הכרחי כדי ליצור מצב טמפרטורה רגיל לפעולה.

כלי עיבוד

הדרישות לכלי עיבוד החומרים גבוהות למדי. לרוב, העיבוד של טיטניום וסגסוגות מתבצע באמצעות חותכים בעלי ראשים נשלפים, והם מותקנים על מכונות CNC. במהלך הפעולה, כלי העבודה נתון לבלאי שוחק, דבק ודיפוזי. יש להקדיש תשומת לב מיוחדת לבלאי מפוזר, שכן בשלב זה מתרחש תהליך הפירוק הן של חומר החיתוך והן של ריק הטיטניום. תהליכים אלו פעילים ביותר אם הטמפרטורה היא בטווח שבין 900 ל-1200 מעלות צלזיוס.

דרישות הכלים

תכונה של עיבוד טיטניום היא גם שיש צורך לבחור כלי עבודה בהתאם לאיזה מצב פעולה נבחר.

כדי לעבוד במצב ראשוני, התוספות הנפוצות ביותר הן iC19 עגולים או מרובעים.צלחות אלו עשויות מסגסוגת מיוחדת, המסומנת כ-H13A וללא ציפוי.

כדי לעבד בהצלחה טיטניום בדרך ביניים, כבר יש צורך להשתמש רק בתוספות עגולים מאותה סגסוגת H13A או מסגסוגת GC1155 עם ציפוי PDV.

לשיטת העיבוד האחראית והבסיסית ביותר, נעשה שימוש בחרירים עגולים עם קצוות חיתוך שחיקה, העשויות מסגסוגות H13A, GC 1105, CD 10.

חשוב להוסיף שבעת עיבוד שבבי במחרטות CNC מותרת הסטייה הקטנה ביותר מצורת החלק שצוינה בתנאי ההתייחסות. לרוב, לאלמנטים העשויים מסגסוגת כזו אין חריגות מהנורמה כלל.

בעיית עיבוד ראשית

הבעיה העיקרית שנתקלה בעיבוד של חומר גלם זה היא הדבקה ושפשוף על הכלי. בגלל זה, הטיפול בחום של טיטניום קשה מאוד. בנוסף, הרבה בעיות נגרמות מהעובדה שלמתכת יש מוליכות תרמית נמוכה מאוד. בשל העובדה שמתכות אחרות מתנגדות לחום חלש הרבה יותר, כאשר הן במגע עם טיטניום, הן לרוב יוצרות סגסוגת. זו הסיבה העיקרית לבלאי מהיר של הכלים. על מנת להפחית במידת מה את השפשוף וההידבקות, כמו גם להסיט חלק מהחום שנוצר, מומחים ממליצים לעשות את הפעולות הבאות:

• ראשית, עליך להשתמש בנוזל קירור;
• שנית, בעת השחזהיש להשתמש בחלקי עבודה, למשל, כלים מאותם חומרים כבדים;
• שלישי, בעת עיבוד חומרי גלם עם חותכים, המהירות מופחתת באופן משמעותי כדי להפחית את החום.

חמצון וניטריד של טיטניום

כדאי להתחיל בניטריד טיטניום, שכן טיפול מסוג זה הוא הרבה יותר קשה מחמצון. התהליך הטכנולוגי הוא כדלקמן. מוצר הטיטניום מחומם ל-850-950 מעלות צלזיוס, ולאחר מכן יש להניח את החלק בסביבה עם גז חנקן טהור למשך מספר ימים. לאחר מכן נוצרת שכבת טיטניום ניטריד על פני היסוד, עקב תגובות כימיות שיתרחשו בימים אלו. אם הכל הלך כשורה, אזי יופיע סרט זהוב על הטיטניום, אשר יבדל בחוזק מוגבר ועמידות בפני שחיקה.

באשר לחמצון טיטניום, השיטה נפוצה מאוד ושייכת, כמו הקודמת, לטיפול בחום של טיטניום. תחילת התהליך אינה שונה מהניטרידינג, יש לחמם את החלק לטמפרטורה של 850 מעלות צלזיוס. אך תהליך הקירור אינו מתרחש בהדרגה ובתווך גזי, אלא בפתאומיות ועם שימוש בנוזל. לפיכך, ניתן להשיג סרט על פני השטח של טיטניום, אשר יהיה מחובר אליו בחוזקה. הנוכחות של סרט מסוג זה על פני השטח מובילה לעלייה בחוזק ובהתנגדות לשחיקה פי 15-100.

חלקים מחברים

במקרים מסוימים, מוצרי טיטניום הם חלק ממוצר גדולעיצובים. זה מצביע על כך שיש צורך לחבר חומרים שונים.

כדי לחבר מוצרים מחומר גלם זה, נעשה שימוש בארבע שיטות עיקריות. העיקרית שבהן היא ריתוך, נעשה שימוש גם בהלחמה, שיטת חיבור מכאנית הכרוכה בשימוש במסמרות ובחיבור הברגה, עד היום שיטת העיבוד העיקרית לחיבור מוצרים למבנה אחד היא ריתוך בסביבת גז אינרטי או שטפים מיוחדים ללא חמצן.

באשר להלחמה, שיטה זו משמשת רק אם הריתוך בלתי אפשרי או לא מעשי. תהליך זה מסובך על ידי כמה תגובות כימיות המתרחשות כתוצאה מהלחמה. כדי ליצור חיבור מכני עם ברגים או מסמרות, תצטרך גם להשתמש בחומר מיוחד.