کنترل سطح و روش پردازش ماشینکاری آلیاژ تیتانیوم

در این مقاله، علل عیوب سطح رایج آلیاژ تیتانیوم در فرآیند ماشین‌کاری تجزیه و تحلیل می‌شود، عوامل اصلی مواد مؤثر بر عملکرد برش آن به طور سیستماتیک مورد بحث قرار می‌گیرند و اقدامات بهینه‌سازی تراشکاری، حفاری، ضربه زدن و سایر فرآیندهای ماشین‌کاری خلاصه می‌شوند، با هدف ارائه مرجع برای فرمول‌بندی فرآیندهای ماشینکاری با پایداری بالا و بالا آلیاژ تیتانیوم.

I. تجزیه و تحلیل عیوب معمول در ترشی و عملیات سطحی آلیاژهای تیتانیوم

در فرآیندهای ترشی آلیاژ تیتانیوم و تصفیه سطح، عیوب رایج و مکانیسم های تولید آنها به شرح زیر است:

1. بیش از-خوردگی

پس از ترشی، سطح دارای گودال ها، ناهمواری ها و یا مرز دانه ها نمایان می شود. علل اصلی عبارتند از: عدم تعادل نسبت اسید هیدروفلوئوریک (HF) به اسید نیتریک (HNO).₃در محلول ترشی، به ویژه غلظت بالای HF یا ظرفیت اکسیداسیون ناکافی HNO₃; و زمان طولانی ترشی. نکات کلیدی کنترل فرآیند به شرح زیر است: نسبت محلول ترشی را به شدت کنترل کنید و وضعیت سطح را به طور منظم در حین کار با توجه به میزان "(1 ~ 4) دقیقه در میلی متر" با توجه به ضخامت و زمان کار{3}} مشاهده کنید.

2. خاکستر آویزان

به باقیمانده اکسید قهوه‌ای خاکستری چسبیده به سطح پس از ترشی اشاره دارد. دلیل آن این است که پیوست های ایجاد شده توسط واکنش نمی توانند به موقع از ماتریس جدا شوند، یا شستشوی بعدی کامل نیست. اقدامات بهبود عبارتند از: تکان دادن قطعه کار در طول ترشی برای ترویج ریزش. پس از ترشی کردن، جریان آب با سرعت بالا مخلوط شده با هوای فشرده و آب دیونیزه شده برای شستشوی قوی برای اطمینان از تمیز بودن سطح استفاده می شود.

3. مقیاس حذف نشده است

نشان می دهد که لایه اکسید اصلی محلی باقی مانده است. دلایل زیادی برای این عیب وجود دارد که ممکن است شامل حذف روغن ناپاک در پیش تصفیه، زمان ناکافی برای تصفیه نمک مذاب (جوش قلیایی)، کاهش فعالیت محلول ترشی یا دمای پایین باشد. هنگام بررسی، باید مورد به مورد به ترتیب «پیش-تصفیه → درمان نمک مذاب → ترشی کردن» تأیید شود، و در صورت لزوم، می توان فرآیند سندبلاست را به عنوان پیش{3} کمکی اضافه کرد.

4. پیبالد راه راه

ناهمواری ساده یا بلوک تفاوت رنگ، معمولا به دلیل یکنواختی واکنش ضعیف است. با تقویت حرکت نسبی قطعه کار در محلول ترشی و دمای مناسب ترشی (مانند کاهش در محدوده دمای اتاق) می توان آن را بهبود بخشید.

5. پیبالد تاخیری (پیبالد پیری)

بخشی از کار{0}}در بازرسی ترشی و ذخیره شده برای مدتی، سطح لکه های جدیدی ظاهر شد. این پدیده ممکن است مربوط به اثر هم افزایی محیط اسیدی باقیمانده، خورندگی و تنش پسماند قطعه کار باشد. مورفولوژی میکروسکوپی با خوردگی معمولی متفاوت است و معمولاً بر عملکرد سرویس تأثیر نمی گذارد. می توان آن را با ترشی کوتاه مدت دوباره حذف کرد، اما تیمار هیدروژن زدایی خلاء پس از ترشی ثانویه باید برای قسمت های تحت تنش تقویت شود.

II. عوامل مادی موثر بر ماشینکاری آلیاژهای تیتانیوم

دشواری ماشینکاری آلیاژهای تیتانیوم از خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد آنها ناشی می شود:

    · رسانایی حرارتی کم: رسانایی حرارتی حدود 1/3 فولاد است و گرمای برش روی نوک ابزار متمرکز می شود و در نتیجه دما افزایش می یابد (آزمایش ها نشان می دهند که دمای نوک ابزار می تواند 2 تا 3 برابر فولاد برش باشد)، سایش ابزار را تسریع می کند.

· مدول ارتجاعی کم: سطح پردازش شده در طول پردازش، به ویژه برای قطعات{0}جداره نازک، مقدار زیادی برگشت دارد، که رابطه بین پهلو و قطعه کار را تشدید می کند و به راحتی باعث سایش و شکستگی لبه می شود.

· فعالیت شیمیایی بالا: واکنش بسیار آسان با O، H، N و سایر عناصر در دمای بالا برای تشکیل یک لایه غنی از اکسیژن سخت شده-، که انعطاف پذیری قابل توجهی دارد و آسیب ابزار را تشدید می کند.

· ویژگی های سازمانی: در حالت بازپخت، قابلیت ماشینکاری -نوع آلیاژهای تیتانیوم. + نوع دنبال شده آلیاژهای نوع بتا استحکام بالایی دارند و سختی خوبی دارند، اما ماشینکاری آنها بدترین است. با توجه به ویژگی های فوق، لازم است اقدامات سیستماتیک از انتخاب مواد ابزار، پارامترهای برش و خنک سازی انجام شود.

III. نکات کلیدی تکنولوژی ماشینکاری معمولی آلیاژ تیتانیوم

1. چرخش و خسته کننده

· چرخش: چالش های اصلی دمای بالا، سایش ابزار و برگشت فنر هستند. ماشینکاری خشن و برش مداوم برای استفاده از ابزار کاربید سیمانی (مانند YG) توصیه می شود. ابزارهای فولادی با سرعت بالا باید برای شکل دهی تراشکاری یا برشکاری استفاده شود. اصل اصلی این است که برای جلوگیری از قطع شدن برش، تغذیه مداوم را مجبور کنید. خنک کننده توصیه می شود از محلول آبی نیترات سدیم 5٪ یا امولسیون روغن محلول 1/20 استفاده کنید.

· خسته کننده : به رده ی تکمیل تعلق دارد. برای جلوگیری از تغییر شکل و اطمینان از خنک شدن کافی برای جلوگیری از سوختگی، باید روی استحکام گیره‌ای قسمت‌های دیوار نازک- تمرکز کرد.

2. حفاری

مشکل در سختی سیم پیچ تراشه و اتلاف گرما است. الزامات فرآیند: از بیت کوتاه-لبه تیز، استفاده از سرعت کم-فید اجباری، و ارائه خنک کننده داخلی کامل در طول فرآیند استفاده کنید. در حین حفاری اکیداً بیکار بودن ممنوع است و برای حفاری سوراخ عمیق باید کاتر را بیرون کشید و تراشه ها را مرتباً جدا کرد. با حفاری از سوراخ، کاتر باید قبل از نفوذ تمیز شود و مرحله آخر استفاده از تغذیه اجباری برای صاف کردن دیواره سوراخ است.

3. ضربه زدن

این یکی از فرآیندهای دشوار است و به دلیل براده برداری ضعیف و انقباض مواد به راحتی می توان شیر آب را شکست. اقدامات متقابل فناورانه: اولویت‌بندی پردازش سوراخ‌های کور عمیق. بهبود ساختار شیر (مانند خرد کردن لبه انتهایی و باز کردن شیار تخلیه تراشه محوری). برای گاز گرفتن از شیرآلات اکسید شده، نیترید یا کروم{1} روکش شده استفاده کنید. توصیه می شود هنگام ضربه زدن از خمیر برش مخصوص یا روغن برش فشار شدید استفاده کنید.

4. اره کردن

از تیغه اره برقی با سرعت بالا با دندانه های درشت (گام 4.2 ~ 8.5 میلی متر برای میله ها مناسب است) استفاده می شود و گام بر اساس ضخامت قطعه کار بین 2.5 تا 25.4 میلی متر هنگام اره با اره نواری انتخاب می شود (گام بزرگ برای مواد ضخیم انتخاب می شود). تغذیه اجباری و خنک کننده مداوم در طول پردازش مورد نیاز است و از سرعت کم تسمه استفاده می شود.

5. ماشینکاری تخلیه الکتریکی (EDM)

شکاف تخلیه بین الکترود ابزار و قطعه کار باید حفظ شود (0.005-0.05 میلی متر برای ماشینکاری نهایی، 0.1-0.4 میلی متر برای ماشینکاری خشن). مس یا روی به عنوان مواد الکترود توصیه می شود و سیال پردازش باید به خوبی در گردش باشد تا سرباره حذف شود.

IV. نتیجه گیری

ماشینکاری آلیاژ تیتانیوم تحت تأثیر جفت ویژگی های مواد، انتخاب ابزار، تنظیم پارامتر و شرایط خنک کننده قرار می گیرد. در تولید واقعی، لازم است پارامترهای هر فرآیند با توجه به تعداد آلیاژ خاص، ساختار قطعه و الزامات دقت بهینه شود و پنجره‌های فرآیند قبل از تصفیه و ترشی‌سازی به شدت کنترل شود تا به طور مؤثر از نقص جلوگیری شود و به ماشینکاری کارآمد و دقیق دست یابیم.