מדוע סגסוגת טיטניום היא חומר קשה לעיבוד?

1 ה"אשם" מאחורי הקושי של סגסוגת טיטניום לעבוד הוא חום.

סגסוגת טיטניוםכוח החיתוך בעיבוד עשוי לעלות רק במעט על זה של פלדה ברמות קשיות דומות; עם זאת, בשל התופעות הפיזיקליות המורכבות הכרוכות בעיבוד סגסוגת טיטניום לעומת עיבוד פלדה, עיבוד סגסוגת טיטניום מתמודד עם מכשולים וקשיים רבים נוספים.

לרוב סגסוגות הטיטניום יש מוליכות תרמית נמוכה - רק 1/7 מזו של פלדה ו-1/16 מאלומיניום - מה שהופך את החום שנוצר במהלך החיתוך לא מועבר במהירות לחומר העבודה או נסחף על ידי שבבים, אלא מתרכז באזור חיתוך עם טמפרטורות שמגיעות ל-1000 או גבוה יותר וכתוצאה מכך כלי עבודה מהירים, סתתים, היווצרות גידול שבב וחום נוסף שנוצר באזור החיתוך מקצר את תוחלת החיים שלו.

טמפרטורות גבוהות שנוצרות במהלך תהליך החיתוך פוגעות גם בשלמות פני השטח של חלקי סגסוגת טיטניום, מה שמוביל לירידה ברמת הדיוק הגיאומטרי והקשחת העבודה שמפחיתה מאוד את חוזק העייפות שלהם.

התכונות האלסטיות של סגסוגות טיטניום עשויות לסייע בשיפור ביצועי החלק, אך עיוות אלסטי של חלקי עבודה במהלך חיתוך הוא מקור חשוב לרעידות. לחץ חיתוך גורם לעיוות אלסטי שגורם ליותר כוח חיכוך בין הכלי לחומר העבודה מאשר פעולת חיתוך בלבד - מה שמחמיר עוד יותר מוליכות תרמית ירודה של סגסוגות טיטניום.

עיבוד חלקים בעלי קירות דקים או בצורת טבעת שמתעוותים בקלות מציג אתגרים ייחודיים כאשר מנסים לעמוד בדיוק הממדים הרצוי; חלקים בעלי דופן דק טיטניום מציגים אתגרים קשים במיוחד מכיוון שברגע שהם נדחפים מהכלי, העיוות המקומי חורג מהטווח האלסטי ומתרחש עיוות פלסטי, מה שמוביל לחוזק החומר ולקשיותם בנקודת החיתוך לעלות משמעותית; בשלב זה, עיבוד שבבי במהירויות חיתוך שנקבעו בעבר הופך גבוה מדי, מה שמוביל לשחיקה דרסטית של הכלים.

 

ידע תהליכי לעיבוד סגסוגות טיטניום

בהתבסס על הבנה של מנגנוני עיבוד סגסוגת טיטניום וניסיון קודם, הנה ידע הליבה בתהליך לחיתוך סגסוגת טיטניום:

(1) השתמש בתוספות עם גיאומטריה זוויתית חיובית כדי להפחית כוחות חיתוך, חום חיתוך ועיוות של חומר העבודה.

(2) שמור על קצב הזנה עקבי כדי למנוע התקשות של חלק העבודה, עם כלי חיתוך במצב הזנה בכל עת ו-30 אחוז טיוטה רדיאלית עבור פעולות כרסום.

(3) הפעל נוזל חיתוך בלחץ גבוה ובזרימה גבוהה על מנת להשיג יציבות תרמית במהלך פעולות העיבוד ולהגן על משטח העבודה מפני דנטורציה עקב תנאי עיבוד בטמפרטורה גבוהה וכן להגן על הכלים מפני עליות טמפרטורה פתאומיות.

(4) שמרו על קצה להב חד כדי למנוע הצטברות חום ובלאי, מה שעלול לגרום בסופו של דבר לכשל בכלי.

(5) כדי להשיג תוצאות אופטימליות בעת עיבוד סגסוגות טיטניום, עבד אותן במצב הרך ביותר האפשרי; חומר מוקשה הופך למאתגר יותר ויותר לעיבוד בעוד טיפולי חום מגבירים את החוזק תוך הגברת הבלאי של התוספות.

(6) ניצול רדיוס קצה גדול או צלילה משופשפת כדי לשלב כמה שיותר מקצה החיתוך בכל חיתוך יקטין את כוח החיתוך והחום בכל נקודה, ויסייע במניעת שברים מקומיים. בעת כרסום סגסוגת טיטניום, למהירות החיתוך יש את ההשפעה הגדולה ביותר על הכלי חיים בעוד טיוטה רדיאלית (עומק כרסום) מגיע במקום השני.

03 השתמש בתוספות לעיבוד טיטניום כדי לפתור בעיות בעיבוד טיטניום

בלאי חריץ בעיבוד סגסוגת טיטניום מתייחס לחלק האחורי והקדמי לכיוון בלאי מקומי של עומק החיתוך, בדרך כלל כתוצאה מעיבוד שכבות התקשות שנותרו מפעולות קודמות. תגובות כימיות בין כלים וחומרי עבודה בטמפרטורות העולה על 800 מעלות צלזיוס עשויות גם הן לתרום להיווצרותו, ולתרום עוד יותר להיווצרות שחיקה של חריצים.

כחלק מעיבוד הטיטניום שלו, מולקולות טיטניום מחומר העבודה מצטברות מול תוספת ו"מתכתות" לקצה החיתוך שלו בלחץ וטמפרטורה גבוהים, ויוצרות מה שמכונה גידול שבב. כאשר גידול זה מתקלף מקצה החיתוך שלו, הוא נושא עמו את כל ציפוי הקרביד מהחדר - ובכך מצריך חומרים מיוחדים וגיאומטריות להחדרה לעיבודו.

04 מבנה הכלי המתאים לעיבוד שבבי טיטניום

חום הוא הליבה של עיבוד שבבי טיטניום, ולכן יש להשתמש בנפחים גדולים של נוזל חיתוך בלחץ גבוה כדי לקרר את קצה החיתוך בצורה מדויקת ובזמן. קיימים בשוק חותכי כרסום שתוכננו במיוחד עבור עיבוד שבבי טיטניום, בעלי תצורות ייחודיות המותאמות במיוחד למשימה זו.