آلیاژهای تیتانیوم به دلیل استحکام بالا ، چگالی کم ، مقاومت در برابر خوردگی عالی و زیست سازگاری خوب ، به طور گسترده در هوافضا ، پزشکی ، شیمیایی و بسیاری از زمینه های دیگر مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال ، جعل آلیاژهای تیتانیوم یک فرایند فنی دشوار است که شامل چالش های بسیاری است. در این مقاله ، ما به تفصیل در مورد مشکلات اصلی در آلیاژ تیتانیوم جعل ماشینکاری و راه حل های آنها بحث خواهیم کرد.
1. هدایت حرارتی کم
آلیاژ تیتانیوم دارای هدایت حرارتی کم ، تنها 1/7 فولاد ، 1/16 آلومینیوم و 1/25 مس است ، به این معنی که در فرآیند جعل ، گرما به سرعت انتقال می یابد و در نتیجه انباشت سریع گرما در ناحیه برش ، باعث می شود ابزار و تحمل دمای بسیار زیاد ، شتاب سایش و حتی شکست. علاوه بر این ، درجه حرارت بالا می تواند به یکپارچگی سطح قطعات آلیاژ تیتانیوم آسیب برساند و منجر به کاهش دقت هندسی و در موارد شدید سخت شدن کار شود که می تواند قدرت خستگی آنها را مختل کند.
راه حل:
برای بهبود مقاومت در برابر درجه حرارت بالا و مقاومت در برابر سایش از مواد ابزار با کارایی بالا مانند کاربید و سرامیک استفاده کنید.
از خنک کننده برای خنک کننده کافی برای کاهش درجه حرارت در ناحیه برش و به حداقل رساندن گرما استفاده کنید.
پارامترهای فرآیند جعل ، مانند کاهش سرعت برش و افزایش سرعت خوراک ، بهینه سازی سایش ابزار و بهبود راندمان ماشینکاری را بهینه کنید.
2. مدول کم ارتجاعی
آلیاژ تیتانیوم دارای مدول نسبتاً کمی از کشش است و در هنگام جعل ، مستعد تغییر شکل الاستیک است ، به خصوص هنگام پردازش قطعات نازک دیواره یا حلقه ای ، این مشکل برجسته تر است. با توجه به توانایی تغییر شکل پلاستیک قوی آلیاژ تیتانیوم ، هنگامی که ماده قطعه کار در معرض نیروی خارجی قرار می گیرد ، تغییر شکل محلی ممکن است از دامنه الاستیک فراتر رود و در نتیجه تغییر شکل پلاستیک ایجاد شود. این تغییر شکل پلاستیک نه تنها فشار برش را افزایش می دهد ، بلکه پدیده بازگشت قطعه "الاستیک" شدت می یابد ، باعث افزایش بیشتر اصطکاک بین ابزار و قطعه کار می شود و در نتیجه باعث کاهش کارایی برش و عمر ابزار می شود.
راه حل:
استفاده از فناوری ماشینکاری اولتراسونیک و سایر روشهای جدید ماشینکاری ، به منظور کاهش زمان تماس بین ابزار و قطعه کار ، برای گسترش عمر ابزار.
پارامترهای فرآیند جعل ، مانند کاهش سرعت برش ، افزایش سرعت خوراک و غیره را برای کاهش سایش ابزار و بهبود راندمان ماشینکاری بهینه کنید.
3. چسبندگی و خصوصیات لرزش بالا
آلیاژ تیتانیوم نسبت به این ابزار دلیلی قوی دارد و تولید چسبندگی با ابزار در طی فرآیند برش ، تشکیل تراشه های مداوم و تداخل در فرآیند برش آسان است که ممکن است در موارد جدی منجر به آسیب به ابزار شود. علاوه بر این ، ویژگی های ارتعاش بالای فرآیند ماشینکاری آلیاژ تیتانیوم نیز یک عامل مهم بی ثبات کننده است ، نه تنها سایش ابزار را تشدید می کند ، بلکه به طور جدی بر دقت ماشینکاری و کیفیت سطح نیز تأثیر می گذارد.
راه حل:
برای بهبود مقاومت در دمای بالا و مقاومت در برابر سایش از مواد ابزار با کارایی بالا مانند کاربید و سرامیک استفاده کنید.
روش های جدید ماشینکاری مانند فناوری ماشینکاری اولتراسونیک را برای کاهش زمان تماس بین ابزار و قطعه کار اتخاذ کرده و عمر ابزار را افزایش می دهد.
4. جزئیات
فرآیند جعل آلیاژ تیتانیوم نیز باید به برخی از جزئیات توجه کند. به عنوان مثال ، ترکیب شیمیایی و ریزساختار مواد اولیه آلیاژ تیتانیوم باید قبل از جعل کنترل شود تا از وجود اجزاء ، تخلخل و سایر نقایص جلوگیری شود. فرآیند جعل باید با دمای گرمایش و زمان حفظ گرما به شدت کنترل شود تا از پدیده بیش از حد یا بیش از حد استفاده شود. برای از بین بردن استرس باقیمانده و بهبود خصوصیات مکانیکی مواد ، فورج باید به موقع پس از عملیات حرارتی انجام شود.
راه حل:
ترکیبات شیمیایی و ریزساختار مواد اولیه آلیاژ تیتانیوم را به شدت کنترل کنید.
برای جلوگیری از بروز پدیده گرمای بیش از حد یا سوزاندن بیش از حد ، دمای گرمایش و زمان نگه داشتن را به شدت کنترل کنید.
عملیات حرارتی را به موقع پس از جعل برای از بین بردن استرس باقیمانده و بهبود خصوصیات مکانیکی مواد انجام دهید.
پردازش جعل آلیاژ تیتانیوم یک فرآیند فنی دشوار است که شامل تعدادی از مشکلات مانند هدایت حرارتی کم ، مدول کم ارتجاعی ، چسبندگی و ویژگی های لرزش بالا است. به منظور غلبه بر این مشکلات ، صنعت یک سری استراتژی های راه حل مؤثر و وسایل فنی را مورد بررسی قرار داده است. از طریق استفاده از مواد ابزار با کارایی بالا ، بهینه سازی پارامترهای فرآیند جعل ، استفاده از روشهای ماشینکاری خنک کننده و جدید و همچنین کنترل دقیق جزئیات فرآیند جعل ، می تواند به طور موثری باعث بهبود کارآیی و کیفیت پردازش جعلی آلیاژ تیتانیوم شود.
