معالجة التيتانيوم: الخصائص الأولية للمادة ، الصعوبات وأنواع المعالجة ، مبدأ التشغيل ، تقنيات وتوصيات المتخصصين

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-02 13:49

يوجد اليوم مجموعة معادن من الضروري خلق ظروف خاصة لها قبل البدء في العمل بها. يندرج تصنيع التيتانيوم في هذه الفئة من العمل. كل صعوبات ومميزات العملية ترجع إلى حقيقة أن هذه المادة تتميز بزيادة الصلابة.

الوصف

يتميز التيتانيوم بكونه قويًا جدًا ولونه فضي ومقاوم للغاية لعملية الصدأ. نظرًا لحقيقة أن فيلم TiO_{2يتكون على سطح المعدن ، فإنه يتمتع بمقاومة جيدة لجميع التأثيرات الخارجية. فقط تأثير المواد التي تحتوي على القلويات في تركيبها يمكن أن يؤثر سلبًا على خصائص التيتانيوم. عند التلامس مع هذه المواد الكيميائية تفقد المادة الخام خصائص قوتها}

نظرًا للقوة العالية للمنتج ، عند تدوير التيتانيوم ، من الضروري استخدام أداة سبائك شديدة الصلابة وظروف خاصة أخرى عند العمل على مخرطة CNC.

ما الذي يجب علي مراعاته عند المعالجة؟

إذا كان من الضروري العمل مع التيتانيوم ، فيجب مراعاة الخصائص التالية:

• الأول هو الشائكة. ينتج عن تصنيع التيتانيوم باستخدام مخرطة درجات حرارة عالية ، مما يؤدي إلى ذوبان المادة والالتصاق بأداة القطع.
• أثناء المعالجة ، يحدث أيضًا غبار منتشر جيدًا. يمكن أن تنفجر ، وبالتالي من المهم للغاية اتباع جميع لوائح السلامة بدقة أثناء التشغيل.
• من أجل تنفيذ عملية القطع عالية الجودة لمثل هذا المعدن شديد التحمل ، هناك حاجة إلى أداة يمكنها توفير الوضع المناسب.
• من الضروري أيضًا تحديد أداة خاصة للقطع لأن التيتانيوم يتميز بتوصيل حراري منخفض.

بعد الانتهاء من معالجة التيتانيوم ، عادة ما يتم تسخين الجزء النهائي ، وبعد ذلك يُسمح له بالتبريد في الهواء الطلق. وبالتالي ، يتم إنشاء فيلم واقية على سطح المادة ، والتي تم وصفها أعلاه.

تصنيف طرق المعالجة

من أجل قطع مثل هذه المواد الخام ، هناك حاجة إلى أداة خاصة ، وكذلك مخرطة CNC. العملية نفسها مقسمة إلى عدة عمليات ، كل منها تتم حسب تقنيتها الخاصة.

أما بالنسبة للعمليات نفسها ، فيمكن أن تكون أساسية أو متوسطة أو أولية.

عند معالجة التيتانيوم على الآلات ، عليك أن تتذكر أن الاهتزاز يحدث في هذا الوقت. من أجل جزئيالحل هذه المشكلة ، يمكنك تثبيت قطعة العمل بطريقة متعددة المراحل ، وكذلك القيام بذلك بالقرب من المغزل قدر الإمكان. لتقليل تأثير درجة الحرارة على عملية المعالجة ، يوصى باستخدام قواطع كربيد دقيقة الحبيبات غير المطلية وإدخالات PVD الخاصة. هنا يجدر الانتباه إلى حقيقة أنه أثناء معالجة التيتانيوم عن طريق القطع ، سيتم تحويل من 85 إلى 90٪ من كل الطاقة إلى حرارة ، والتي سيتم امتصاصها بواسطة الرقائق ، وقطعة العمل التي تتم معالجتها ، والقواطع والسائل هذا مخصص للتبريد. عادة تصل درجة الحرارة في منطقة العمل إلى 1000-1100 درجة مئوية.

ضبط معلمات المعالجة

عند معالجة مثل هذه المواد شديدة التحمل ، هناك ثلاث معلمات رئيسية يجب وضعها في الاعتبار:

• زاوية تحديد أداة العمل ؛
• معدل التغذية ؛
• سرعة القطع

إذا قمت بضبط هذه المعلمات ، يمكنك استخدامها لتغيير درجة حرارة المعالجة. في ظل أوضاع المعالجة المختلفة ، يتم ملاحظة معلمات مختلفة لهذه الخصائص.

للمعالجة المسبقة بقطع الطبقة العليا حتى 10 مم ، يُسمح ببدل قدره 1 مم. للعمل في هذا الوضع ، عادة ما يتم تعيين المعلمات التالية. أولاً ، زاوية التثبيت من 3 إلى 10 مم ، وثانياً ، معدل التغذية من 0.3 إلى 0.8 مم ، وسرعة القطع مضبوطة على 25 م / دقيقة.

نسخة وسيطة من معالجة التيتانيوم تتضمن قطع الطبقة العليا من 0.5 إلى 4 مم ، وكذلك تشكيل طبقة متساوية من بدل 1 مم. زاوية التثبيت 0.5-4 مم ، أبعاد التغذية 0.2-0 ،5 مم ، سرعة التغذية 40-80 م / دقيقة.

خيار المعالجة الرئيسي هو إزالة طبقة من 0.2-0.5 مم ، وكذلك إزالة البدلات. سرعة العمل 80-120 م / دقيقة ، زاوية التثبيت 0.25-0.5 مم ، ومعدل التغذية 0.1-0.4 مم.

من المهم أيضًا أن نلاحظ هنا أن تصنيع التيتانيوم على هذه المعدات يتم دائمًا فقط عند توفير مستحلب تبريد خاص. يتم توفير المادة تحت ضغط أداة العمل. يعد ذلك ضروريًا لإنشاء وضع درجة حرارة عادية للتشغيل.

أداة المعالجة

متطلبات أداة معالجة المواد عالية جدًا. في أغلب الأحيان ، تتم معالجة التيتانيوم والسبائك باستخدام قواطع لها رؤوس قابلة للإزالة ، ويتم تثبيتها على آلات CNC. أثناء التشغيل ، تتعرض أداة العمل للتآكل الكاشطة واللاصق والمنتشر. يجب إيلاء اهتمام خاص للتآكل المنتشر ، حيث تحدث في هذا الوقت عملية تفكك كل من مادة القطع وقطعة التيتانيوم الفارغة. تكون هذه العمليات أكثر نشاطًا إذا كانت درجة الحرارة في نطاق من 900 إلى 1200 درجة مئوية.

متطلبات الأداة

ميزة معالجة التيتانيوم هي أيضًا أنه من الضروري تحديد أداة عمل اعتمادًا على وضع التشغيل المحدد.

للعمل في الوضع الأولي ، فإن الإدخالات الأكثر استخدامًا هي دائرية أو مربعة iC19.هذه الألواح مصنوعة من سبيكة خاصة تحمل علامة H13A وليس لها طلاء.

من أجل معالجة التيتانيوم بنجاح بطريقة وسيطة ، من الضروري بالفعل استخدام إدخالات دائرية فقط من نفس السبيكة H13A أو من سبيكة GC1155 مع طلاء PDV.

لطريقة المعالجة الأساسية الأكثر مسؤولية ، يتم استخدام فوهات دائرية ذات حواف قطع طحن ، وهي مصنوعة من السبائك H13A ، GC 1105 ، CD 10.

من المهم أن نضيف أنه عند التشغيل الآلي على مخارط CNC ، يُسمح بأقل انحراف عن شكل الجزء المحدد في الشروط المرجعية. في أغلب الأحيان ، لا تحتوي العناصر المصنوعة من مثل هذه السبيكة على انحرافات عن القاعدة على الإطلاق.

مشكلة المعالجة الرئيسية

المشكلة الرئيسية التي تمت مواجهتها في معالجة هذه المادة الخام هي الالتصاق والجرجرة بالأداة. وبسبب هذا ، فإن المعالجة الحرارية للتيتانيوم صعبة للغاية. بالإضافة إلى ذلك ، تحدث الكثير من المشاكل بسبب حقيقة أن المعدن له موصلية حرارية منخفضة للغاية. نظرًا لحقيقة أن المعادن الأخرى تقاوم الحرارة بشكل أضعف بكثير ، عند ملامستها للتيتانيوم ، فإنها غالبًا ما تشكل سبيكة. هذا هو السبب الرئيسي لارتداء الأداة السريع. من أجل تقليل الاحتكاك والالتصاق إلى حد ما ، وكذلك لتحويل بعض الحرارة المتولدة ، يوصي الخبراء بالقيام بما يلي:

• أولاً ، يجب استخدام المبرد ؛
• ثانيًا ، عند الشحذقطع العمل ، على سبيل المثال ، يجب استخدام أدوات من نفس المواد الثقيلة ؛
• ثالثًا ، عند معالجة المواد الخام باستخدام القواطع ، تقل السرعة بشكل كبير لتقليل الحرارة.

أكسدة ونترة التيتانيوم

الأمر يستحق البدء باستخدام نيتروجين التيتانيوم ، لأن هذا النوع من العلاج أصعب بكثير من الأكسدة. العملية التكنولوجية على النحو التالي. يتم تسخين منتج التيتانيوم إلى 850-950 درجة مئوية ، وبعد ذلك يجب وضع الجزء في بيئة بها غاز النيتروجين النقي لعدة أيام. بعد ذلك ، يتم تشكيل فيلم من نيتريد التيتانيوم على سطح العنصر ، بسبب التفاعلات الكيميائية التي ستحدث خلال هذه الأيام. إذا سارت الأمور على ما يرام ، فسيظهر فيلم ذهبي اللون على التيتانيوم ، والذي سيتميز بالقوة المتزايدة ومقاومة التآكل.

أما بالنسبة لأكسدة التيتانيوم ، فإن الطريقة شائعة جدًا وتنتمي ، مثل الطريقة السابقة ، إلى المعالجة الحرارية للتيتانيوم. لا تختلف بداية العملية عن النتردة ، يجب تسخين الجزء إلى درجة حرارة 850 درجة مئوية. لكن عملية التبريد لا تحدث بشكل تدريجي وفي وسط غازي ولكن بشكل مفاجئ وباستخدام سائل. وبالتالي ، من الممكن الحصول على فيلم على سطح التيتانيوم ، والذي سيتم ربطه بشدة به. يؤدي وجود هذا النوع من الرقائق على السطح إلى زيادة القوة ومقاومة التآكل بمقدار 15-100 مرة.

توصيل الأجزاء

في بعض الحالات ، تكون منتجات التيتانيوم جزءًا من مجموعة كبيرةتصميمات. هذا يشير إلى أن هناك حاجة لربط مواد مختلفة.

من أجل توصيل المنتجات من هذه المادة الخام ، يتم استخدام أربع طرق رئيسية. الطريقة الرئيسية هي اللحام ، كما يتم استخدام اللحام بالنحاس ، وهي طريقة توصيل ميكانيكية تتضمن استخدام المسامير ووصلة البراغي.حتى الآن ، طريقة المعالجة الرئيسية لربط المنتجات في هيكل واحد هي اللحام في بيئة غاز خامل أو تدفقات خاصة خالية من الأكسجين

بالنسبة للحام ، يتم استخدام هذه الطريقة فقط إذا كان اللحام مستحيلاً أو غير عملي. هذه العملية معقدة بسبب بعض التفاعلات الكيميائية التي تحدث نتيجة اللحام. لإجراء اتصال ميكانيكي بالمسامير أو المسامير ، ستحتاج أيضًا إلى استخدام مادة خاصة.