آلیاژهای تیتانیوممزایای زیادی دارند. به عنوان مثال: مقاومت در برابر خوردگی بالا، چگالی کم و استحکام بالا، خواص غیر مغناطیسی، زیست سازگاری، و مقاومت در برابر حرارت بالا. با این حال، آلیاژهای تیتانیوم در واقع ماشینکاری سخت هستند و به ابزارهای برش خاصی نیاز دارند. در این مقاله دلایل دشواری ماشینکاری آلیاژهای تیتانیوم و اقدامات متقابلی که می توان انجام داد بحث خواهد شد.
1. دلایلی که چرا ماشین آلیاژهای تیتانیوم دشوار است
اول، غلظت حرارت
اکثر آلیاژهای تیتانیوم رسانایی حرارتی بسیار پایینی دارند-فقط 1/7 فولاد، 1/16 آلومینیوم و 1/25 مس. در نتیجه، گرمای تولید شده در حین ماشینکاری آلیاژهای تیتانیوم به سرعت به قطعه کار منتقل نمی شود یا توسط تراشه ها منتقل نمی شود، بلکه در ناحیه برش متمرکز می شود.
دما در لبه برش می تواند به 1000 درجه برسد که باعث سایش سریع و ترک خوردن لبه برش ابزار می شود که منجر به جمع شدن تراشه و کاهش عمر مفید ابزار می شود.
دماهای بالا ایجاد شده در حین برش نیز یکپارچگی سطح قطعات آلیاژ تیتانیوم را به خطر می اندازد و در نتیجه دقت هندسی و سخت شدن کار را کاهش می دهد که به شدت مقاومت خستگی آنها را کاهش می دهد.
دوم، تغییر شکل الاستیک
مدول الاستیک آلیاژهای تیتانیوم خیلی زیاد نیست. به عنوان مثال، مدول الاستیک TC4 تنها 110 گیگا پاسکال است، در حالی که مدول الاستیک فولاد 45 210 گیگا پاسکال است، و مدول الاستیک فولادهای زنگ نزن مانند 303، 304 و 316 نیز حدود 200 گیگا پاسکال است. بنابراین، تغییر شکل الاستیک احتمالاً هنگام ماشینکاری آلیاژهای تیتانیوم رخ می دهد.
این مشکل در هنگام ماشینکاری قطعات نازک-دیواره یا حلقه ای- شدیدتر است. ماشینکاری قطعات آلیاژ تیتانیوم با دیواره نازک- با دقت ابعادی مورد نظر آسان نیست. این به این دلیل است که وقتی مواد قطعه کار توسط ابزار برش دور میشوند، تغییر شکل موضعی در قسمتهای نازک-دیواره از حد الاستیک فراتر میرود و در نتیجه تغییر شکل پلاستیک ایجاد میشود که به طور قابل توجهی استحکام و سختی ماده را در نقطه برش افزایش میدهد.
فشار برش باعث می شود قطعه کار "الاستیک" از ابزار دور شود و دوباره به عقب برگردد و در نتیجه اصطکاک بین ابزار و قطعه کار بیش از نیروی برش باشد. این اصطکاک گرما تولید می کند که مشکل رسانایی حرارتی ضعیف آلیاژهای تیتانیوم را تشدید می کند.
سوم، آلیاژهای تیتانیوم میل ترکیبی بالایی دارند که منجر به تشکیل براده های طولانی و پیوسته در حین تراشکاری و سوراخکاری می شود. این تراشه ها می توانند دور ابزار بپیچند و عملکرد آن را مختل کنند. عمق برش بیش از حد می تواند منجر به چسبیدن ابزار، سوزاندن ابزار و شکستگی ابزار شود.
البته این قرابت بالا در کاربردهای دیگر نیز کاملاً مفید است. به عنوان مثال، در پمپ های یونی، جایی که تیتانیوم برای صفحات کاتدی استفاده می شود. وقتی اتمهای تیتانیوم روی دیواره لوله آند پراکنده میشوند، گاز را جذب میکنند و در نتیجه خلاء فوقالعاده-زیادی ایجاد میکنند.
چهارم، ارتعاش
در حالی که خاصیت ارتجاعی آلیاژهای تیتانیوم ممکن است به عملکرد قطعه کمک کند، در طول فرآیند برش، تغییر شکل الاستیک قطعه کار یکی از دلایل اصلی ارتعاش است.
ارتعاش ایجاد شده هنگام ماشینکاری آلیاژهای تیتانیوم تقریباً 10 برابر فولاد است. از آنجایی که گرمای برش در ناحیه برش متمرکز می شود، این امر باعث ایجاد براده های دندانه دار شده و منجر به نوسانات قدرت برش می شود.
2. اقدامات متقابل برای ماشینکاری دشوار آلیاژهای تیتانیوم
اول، خنک کننده
خنک کننده را می توان برای کاهش دمای بالای تولید شده در طول فرآیند برش استفاده کرد. به طور معمول، خنککنندههای مبتنی بر روغن غیر محلول-برای برش و برش با سرعت کم{3}}، بار سنگین-، در حالی که خنککنندههای برش محلول برای برش یا برش با سرعت بالا استفاده میشوند.
علاوه بر این، روش های برودتی برودتی را می توان با استفاده از نیتروژن مایع (-180 درجه) یا CO2 مایع (76- درجه) به عنوان سیال برش برای کاهش دما در ناحیه برش به کار برد. این روش می تواند نیروی اصلی برش را تا 20 درصد کاهش دهد و دمای برش را بیش از 300 درجه کاهش دهد. در همان زمان، لبه ساخته شده ناپدید می شود، کیفیت سطح ماشینکاری شده بهبود می یابد و عمر ابزار بین 2 تا 3 افزایش می یابد.
دوم، انتخاب ابزارهای برش مناسب
انتخاب ابزارهای برش صحیح می تواند پیشرفت های قابل توجهی را به همراه داشته باشد.
از آنجایی که گرما باید از طریق لبه برش و خنک کننده-به جای تراشه پخش شود، مانند فولاد{1}}بخش کوچکی از لبه برش باید در برابر تنش های حرارتی و مکانیکی بسیار بالا مقاومت کند. استفاده از لبه برش تیز نیروهای برش را کاهش می دهد.
علاوه بر این، فشار برش را می توان با استفاده از درج های زمینی با شیارهای صیقلی و زوایای چنگک مثبت بالا کاهش داد.
در صورت لزوم، ابزارهای پوشش داده شده نیز می توانند برای مقاومت در برابر چسبندگی به آلیاژ و شکستن براده های بلند استفاده شوند، در نتیجه اصطکاک در حین تخلیه تراشه به حداقل می رسد-که همه اینها به جلوگیری از تولید گرما در حین ماشینکاری کمک می کند.
سوم، یک نرخ تغذیه ثابت را حفظ کنید یا نرخ تغذیه را افزایش دهید
تیتانیوم مستعد سخت شدن است- یعنی با ماشینکاری سخت تر می شود که منجر به افزایش سایش ابزار می شود. نرخ تغذیه ثابت تضمین می کند که سختی کار به حداقل می رسد.
البته اگر دستگاه اجازه دهد می توان میزان تغذیه را افزایش داد. این بدان معنی است که ابزار زمان کمتری را در یک منطقه خاص صرف می کند و زمان کمتری را برای ایجاد گرما و سخت شدن کار می گذارد.
چهارم، سرعت برش را کاهش دهید
برای مثال، از یک-یک سوم یا کمتر از سرعت برش استفاده شده برای فولاد برای کنترل تولید گرما استفاده کنید.
پنجم، ابزارها را با توجه به فرآیند تغییر دهید
ابزارهایی با پوشش های سرامیک، کاربید تیتانیوم و نیترید تیتانیوم که برای ماشینکاری آلیاژهای تیتانیوم استفاده می شوند، عمر مفید کمتری خواهند داشت.
ایمیل-:garychen3215@hotmail.com
آدرس: استان شانشی، چین، شهر بائوجی، خیابان بائوتی، پلاک 35
تماس: آقای گری چن
تلفن: +86-917-8883215
موبایل/واتس اپ: +86 13092900605
