DaZhou Town Changge City, מחוז הנאן בסין. +8615333853330 sales@casting-china.org

עיבוד CNC סגסוגת טיטניום: תַהֲלִיך, יישומים ואתגרים

    בַּיִת » בלוג » עיבוד CNC סגסוגת טיטניום: תַהֲלִיך, יישומים ואתגרים

1153 צפיות 2024-10-24 13:38:56

בייצור מודרני, CNC (בקרה מספרית מחשב) טכנולוגיית עיבוד שבבי ממלאת תפקיד חיוני בעיבוד של סגסוגות טיטניום.

יתרונות טיטניום בעיבוד CNC

  • יחס חוזק למשקל גבוה:

לסגסוגות טיטניום חוזק גבוה במיוחד וצפיפות נמוכה יחסית, מה שאומר שחלקים העשויים מסגסוגות טיטניום יכולים לשמור על תכונות מכניות מצוינות גם תחת הדרישה של עיצוב קל משקל.

  • עמידות בפני קורוזיה מעולה:

סגסוגות טיטניום עמידות ביותר לרוב החומצות והאלקליות, מה שהופך אותם למתאימים לסביבות קשות כמו האוקיינוס ​​ומתקני עיבוד כימיים.

עיבוד CNC סגסוגות טיטניום

עיבוד CNC סגסוגות טיטניום

  • תאימות ביולוגית:

סגסוגות טיטניום מתאימות מאוד לשימוש בשתלים אנושיים מכיוון שהן אינן גורמות לדחייה חיסונית ומתאימות מאוד לרקמות אנושיות.

  • עמידות בפני שחיקה גבוהה:

סגסוגות טיטניום יכולות לקבל משטח חלק מאוד לאחר עיבוד שבבי, ולמשטח הזה יש עמידות בפני שחיקה גבוהה מאוד, שמתאים לחלקים לשימוש ארוך טווח.

  • מאפייני עיבוד טובים:

למרות שקשה לעיבוד סגסוגות טיטניום, ניתן לעבד צורות מורכבות במדויק באמצעות טכנולוגיית CNC, עמידה בדרישות הדיוק הגיאומטרי המחמירות של חלקים בתעשיות כגון תעופה וחלל.

  • לא - מגנטי:

סגסוגות טיטניום אינן מגנטיות, מה שמהווה יתרון חשוב עבור חלק מהמכשירים האלקטרוניים ויישומים רפואיים.

  • ביצועים בטמפרטורה גבוהה:

סגסוגות טיטניום יכולות לשמור על תכונותיהן המכניות בטמפרטורות גבוהות, שהוא חיוני עבור יישומים בטמפרטורה גבוהה כגון מנועי אוויר.

  • משיכות טובה:

סגסוגות טיטניום בעלות משיכות טובה וניתן ליצור ולעבד אותן מבלי לפגוע בשלמות החומר.

  • עמידות בפני התפשטות סדקי עייפות:

מבנה המיקרו של סגסוגות טיטניום עוזר להתנגד להתפשטות סדקי עייפות, שיפור האמינות ותוחלת החיים של חלקים.

  • איכות הסביבה - ידידותית:

עיבוד CNC של סגסוגות טיטניום יכול להפחית בזבוז חומר, וטכניקות עיבוד מודרניות נוטות להשתמש בחומרי קירור וחומרי סיכה ידידותיים יותר לסביבה.

עם התקדמות מתמשכת של טכנולוגיית עיבוד שבבי, גם עלות העיבוד והיעילות של סגסוגות טיטניום משתפרים בהדרגה, להרחיב עוד יותר את תחומי היישום שלהם.

דרגות טיטניום שונות לעיבוד שבבי CNC

בהקשר של עיבוד CNC, דרגות שונות של טיטניום מציעות שילובים ייחודיים של מאפיינים ההופכים אותם למתאימים ליישומים שונים. להלן סקירה כללית של ציוני טיטניום נפוצים המשמשים בעיבוד CNC והמאפיינים שלהם:

  • צִיוּן 1 טִיטָן

צִיוּן 1 הוא אחד הטהורים מבחינה מסחרית (CP) ציוני טיטניום עם עמידות מצוינת לפגיעה ולקורוזיה, כמו גם יכולת ריתוך טובה. יש לו את הרמה הגבוהה ביותר של משיכות ויכולת צורה מבין דרגות ה-CP, מה שהופך אותו לאידיאלי עבור יישומים שבהם התכונות הללו חיוניות.

  • צִיוּן 2 טִיטָן

דומה לציון 1, צִיוּן 2 הוא דרגת CP נוספת עם משיכות מעט נמוכה יותר אך עדיין מציעה עמידות טובה בפני קורוזיה ויכולת ריתוך. הוא משמש לעתים קרובות ביישומים תעשייתיים כלליים שבהם נדרשות רמות מתונות של חוזק ועמידות בפני קורוזיה.

  • צִיוּן 5 טִיטָן (Ti-6Al-4V)

צִיוּן 5, ידוע גם בשם Ti-6Al-4V, היא סגסוגת טיטניום אלפא בטא הנפוצה ביותר בשל השילוב שלה של חוזק גבוה, עמידות בפני קורוזיה טובה, ותאימות ביולוגית מעולה. הוא נפוץ בשימוש בתעופה וחלל, צְבָאִי, ויישומים רפואיים שבהם תכונות אלו הן קריטיות.

  • צִיוּן 7 טִיטָן (Ti-6Al)

צִיוּן 7 היא סגסוגת טיטניום אלפא בטא הדומה לדרגה 5 אבל עם תכולת אלומיניום גבוהה יותר, מה שמספק עמידות משופרת לזחילה בטמפרטורות גבוהות. זה הופך אותו למתאים ליישומים הדורשים יציבות מבנית בטמפרטורות גבוהות.

  • צִיוּן 12 טִיטָן (Ti-3Al-2.5V)

צִיוּן 12 הוא סגסוגת אלפא בטא טיטניום עם חוזק וקשיחות משופרים בהשוואה לדרגות CP. הוא משמש ביישומים שבהם יש צורך באיזון בין חוזק ויכולת צורה, כמו בתעשיית הרכב.

סיבות ופתרונות לרטט בעיבוד CNC

סיבות ופתרונות לרטט בעיבוד CNC

בעת בחירת דרגת טיטניום לעיבוד CNC, חשוב לקחת בחשבון את הדרישות הספציפיות של הבקשה, כולל החוזק הרצוי, עמידות בפני קורוזיה, טמפרטורת עבודה, ותאימות ביולוגית. כל כיתה מציעה סט ייחודי של מאפיינים שיש להתאים לצרכי היישום כדי להבטיח ביצועים מיטביים ואריכות ימים של החלק המוגמר.

קשיים נפוצים בעיבוד שבבי סגסוגת טיטניום

הקשיים בעיבוד סגסוגת טיטניום כוללים בעיקר:

  • מוליכות תרמית נמוכה:

המוליכות התרמית של סגסוגת טיטניום נמוכה מאוד, מה שמקשה על פיזור מהיר של החום שנוצר בתהליך החיתוך. כתוצאה מכך, חום מצטבר בקלות באזור המגע בין הכלי לחומר העבודה, גורם לטמפרטורת הכלי להיות גבוהה מדי ולהאיץ את שחיקת הכלים .

  • פעילות כימית גבוהה:

בטמפרטורות גבוהות, סגסוגת טיטניום מועדת לתגובות כימיות עם חמצן וחנקן באוויר, יצירת שכבה מוקשה, מה שמגביר את קושי העיבוד .

  • עבודה - התקשות:

סגסוגת טיטניום צפויה לחוות עבודה - התקשות במהלך תהליך החיתוך, כלומר, קשיות החומר עולה עם העיוות במהלך תהליך העיבוד. זה דורש שימוש בכלים בעלי ביצועים גבוהים יותר ופרמטרי חיתוך מחמירים יותר .

  • שחיקה מהירה של כלי עבודה:

בשל האמור לעיל - המאפיינים שהוזכרו, הכלי נשחק מהר מאוד בעיבוד שבבי סגסוגת טיטניום, במיוחד ליד קצה החיתוך וקצה הכלי .

קשיים נפוצים בעיבוד שבבי סגסוגת טיטניום

קשיים נפוצים בעיבוד שבבי סגסוגת טיטניום

  • סילוק שבבים קשה:

לשבב של סגסוגת טיטניום יש שטח מגע גדול עם פני המגרפה של הכלי וקל לסובב אותו סביב הכלי, מה שמפריע לחיתוך רגיל. יֶתֶר עַל כֵּן, יש להקדיש תשומת לב מיוחדת לפינוי השבב כדי למנוע פגיעה באיכות העיבוד .

  • מודול אלסטי נמוך:

מודול האלסטי של סגסוגת טיטניום נמוך יחסית, וקל לייצר דפורמציה אלסטית במהלך העיבוד. במיוחד בעת עיבוד של חלקים דקים - דופן או טבעת, עלול להתרחש עיוות של חלקי העבודה .

  • רטט בעיבוד שבבי:

הרטט שנוצר במהלך עיבוד סגסוגת טיטניום הוא פי עשרה מזה של פלדה רגילה, מה שלא רק מגביר את שחיקת הכלים אלא גם עלול להוביל לירידה באיכות משטח העבודה .

  • בחירת כלי וטכנולוגיית ציפוי:

בחירת חומרי הכלים המתאימים וטכנולוגיות הציפוי הינה חיונית לשיפור היעילות של עיבוד סגסוגת טיטניום וחיי הכלים .

ציפוי ואקום

ציפוי ואקום

  • הידוק ועיוות של חלקי עבודה:

עיוות ההידוק והלחץ - העיוות המושרה של סגסוגת טיטניום במהלך העיבוד הם גדולים, לכן יש להקדיש תשומת לב מיוחדת לשיטת הקיבוע של חלקי העבודה כדי למנוע דפורמציה במהלך תהליך העיבוד .

  • בחירת נוזל חיתוך:

השימוש בנוזל חיתוך לא תקין עלול להוביל לתגובות כימיות או להשפיע על פינוי שבבים. לָכֵן, בחירת נוזל חיתוך מתאים היא גם אתגר בעיבוד שבבי מסגסוגת טיטניום .

בתגובה לקשיים הללו, יש לנקוט שורה של אמצעים בעת עיבוד סגסוגת טיטניום, כגון שימוש בכלי חיתוך בעלי ביצועים גבוהים, אופטימיזציה של פרמטרי חיתוך, אימוץ אסטרטגיות קירור ושימון מתאימות, והבטחת הידוק נכון של חומר העבודה, על מנת לשפר את יעילות ואיכות העיבוד.

יישום ואתגרים לעיבוד CNC טיטניום

יישומים של עיבוד CNC מסגסוגת טיטניום

תעופה וחלל:

בשל הקורוזיה שלו - תכונות עמידות וחוזק גבוה, סגסוגת טיטניום מתאימה ליישומי תעופה וחלל, כגון להבי מנוע, ציוד נחיתה, פירים, ומבנים פנימיים.

יישום ואתגרים לעיבוד CNC טיטניום

יישום ואתגרים לעיבוד CNC טיטניום

תעשייה רפואית:

לסגסוגת טיטניום יש אינרטיות כימית ותאימות ביולוגית והיא יכולה לשמש לייצור שתלים רפואיים וציוד כירורגי, כגון ממריצים לצמיחת עצם, מכשירי איחוי עמוד השדרה, וצלחות עצם.

בניית ספינות:

לעיבוד CNC מסגסוגת טיטניום יש גם שימושים חשובים בתעשייה הימית, כגון סיפונים, אֲזִיקִים, ווי קפיץ, מכלי לחץ, וגלאי צוללות.

תעשיית הרכב:

מתכת טיטניום, בשל עמידות הפגיעה והעמידות שלו, נמצא בשימוש נרחב במכוניות ספורט ומכוניות יוקרה, כגון מסגרות לרכב, מחברים, משתיקי קול, צינורות פליטה, שסתומי מנוע, ועומס - קפיצים נושאים.

יישום של חומרים מסגסוגת טיטניום במכוניות

יישום של חומרים מסגסוגת טיטניום במכוניות

תעשיות אחרות:

עיבוד CNC טיטניום ישים גם על הנפט והגז, בְּנִיָה, תַכשִׁיטִים, ספורט, ותעשיות רכב חשמליות.

אתגרים בעיבוד CNC מסגסוגת טיטניום

למרות שלעיבוד CNC מסגסוגת טיטניום יש יתרונות רבים, הוא גם מתמודד עם כמה אתגרים במהלך תהליך העיבוד:

  1. תגובתיות כימית גבוהה ושחול:

בעת עיבוד סגסוגת טיטניום, גזים מסוימים עשויים להגיב איתו, כתוצאה מכך נוצרות בעיות כמו חמצון פני השטח ושבירות.

  1. צבירת חום וכוח חיתוך:

סגסוגת טיטניום בעלת מוליכות תרמית נמוכה, מה שגורם לחומר העבודה להתחמם במהירות ליד אזור החיתוך. זה יוביל לבלאי מהיר יותר של הכלים ועלול להשפיע לרעה על איכות משטח החיתוך.

  1. מתח שיורי ולחץ מתקשה:

בשל מבנה הקריסטל שלו, סגסוגת טיטניום עלולה לגרום לבעיות במהלך העיבוד, הגדלת כוח החיתוך, הפחתת קלות העיבוד, והגדלת הסיכוי ללחץ שיורי.

הגדרת פרמטרים של עיבוד CNC

  • הבהרת דרישות עיבוד שבבי

קבע את חומר העבודה, גוֹדֶל, צוּרָה, ודרישות דיוק, וכו.

  • בחר כלים

בחר את סוג הכלי, קוֹטֶר, מֶשֶׁך, וכו. על פי חומרי העבודה ודרישות העיבוד.

  • הגדר את מערכת קואורדינטות העיבוד

קבע את מערכת קואורדינטות העיבוד במערכת בקרת CNC.

  • הגדר פרמטרים של עיבוד שבבי

הגדר פרמטרים כגון מהירות חיתוך, קצב הזנה, ועומק חיתוך לפי חומר העבודה, כְּלֵי עֲבוֹדָה, ודרישות.

  • בדוק ואמת

בדוק היטב את הפרמטרים לפני העיבוד. ניתן להשתמש בעיבוד שבבי סימולציה או בחיתוך ניסיון לאימות.

  • מעקב אחר תהליך העיבוד

מעקב אחר שחיקת הכלים, כוח חיתוך, טמפרטורת חיתוך, וכו. בזמן אמת והתאם את הפרמטרים בעת הצורך.

  • תחזק את כלי המכונה

שמור באופן קבוע על כלי מכונת CNC כדי להבטיח את הדיוק והביצועים שלו.

  • פעולה בטוחה

פעל לפי נהלי הפעולה הבטיחותיים.

תרשים סכמטי של מבנה כלי מכונת CNC

תרשים סכמטי של מבנה כלי מכונת CNC

מַסְקָנָה

היכולת לבצע CNC - מכונת סגסוגות טיטניום שודרגה ללא הרף, הודות להתקדמות במדעי החומרים, הנדסת מכונות וטכנולוגיית מחשוב. על ידי אימוץ טכניקות העיבוד העדכניות ביותר ואסטרטגיות אופטימיזציה, יצרנים מסוגלים לייצר חלקי סגסוגת טיטניום ביעילות גבוהה יותר ובאיכות טובה יותר.

עם התפתחות הטכנולוגיה, העלות – האפקטיביות וההשפעה הסביבתית של CNC – עיבוד סגסוגות טיטניום צפויות להשתפר עוד יותר בעתיד.

השאירו תגובה

כתובת האימייל שלך לא תפורסם. שדות חובה מסומנים *