هل يؤثر الخردقة على دقة أجزاء التيتانيوم وكيف يتم التحكم بها؟
نعم، يمكن أن يؤثر التفجير الكروي (Shot Peening) بشكل كبير على الدقة البُعدية وشكل أجزاء التيتانيوم إذا لم يتم التحكم في العملية بشكل صحيح. تعتمد هذه العملية، التي تقصف السطح بوسائط صغيرة لإحداث إجهادات ضغطية متبقية، على تحقيق توازن بين تحسين أداء مقاومة التعب والتحكم في التشوهات الهندسية المحتملة. إن التحكم في هذا التأثير يمثل جانبًا حرجًا من هندسة العمليات للأجزاء عالية النزاهة.
آلية التأثير على الدقة
يعمل التفجير الكروي عن طريق تشويه الطبقة السطحية للمادة تشويهًا لدنًا. هذا "التمدد" للسطح يُنشئ طبقة من الإجهادات الانضغاطية التي تمنع بدء وانتشار الشقوق. ومع ذلك، في الأجزاء المقيدة، يجب استيعاب هذا التمدد السطحي المحلي. في المقاطع الرقيقة أو الأشكال غير المتماثلة أو الأجزاء التي تحتوي على إجهادات متبقية مسبقة من عمليات التشغيل، يمكن أن يؤدي ذلك إلى انحناء أو التواء أو تشوه. يشبه هذا التأثير الانحناء الناتج في شريط ثنائي المعدن عند تسخينه. بالنسبة لقطعة دقيقة مُصنعة من خلال خدمة التشغيل باستخدام CNC للتيتانيوم، يمكن أن تؤدي التشوهات بمستوى الميكرون إلى إخراجها من حدود التفاوت المسموح به.
الاستراتيجيات الأساسية للتحكم في الدقة
يتطلب الحد من التشوه اتباع نهج استباقي متعدد الجوانب يعتمد على التحكم في العملية والتحقق المسبق منها.
إزالة الإجهاد قبل التفجير: الخطوة الأهم هي إجراء المعالجة الحرارية لقطع CNC (إزالة الإجهاد) على الجزء المُشغَّل قبل عملية التفجير. تزيل هذه الخطوة الإجهادات المتبقية الناتجة عن عمليات الطحن أو الخراطة، مما يوفر حالة مبدئية مستقرة ومتجانسة. تفجير جزء يحتوي على إجهادات تشغيل عالية هو وصفة مؤكدة للتشوه غير المتوقع.
التثبيت والعزل: غالبًا ما يتم عزل الأسطح المرجعية الحرجة والميزات الدقيقة لمنع تعرضها المباشر للتفجير. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام تجهيزات تثبيت متطورة لتقييد الجزء في هندسته الاسمية أثناء عملية التفجير، لمعادلة القوى التي تسبب التشوه.
التحكم الدقيق في معلمات العملية: يتم تحديد شدة التفجير (المقاسة بشرائط Almen)، ونسبة التغطية، ونوع الوسط (بما في ذلك الحجم والشكل والمادة)، وزاوية التأثير بدقة ومراقبتها باستمرار. يمكن تحديد شدة أقل للميزات الحساسة لتحقيق الإجهاد الانضغاطي المطلوب دون تجاوز حدود استقرار الجزء. غالبًا ما يتم تطوير العملية باستخدام نهج النمذجة بالتشغيل باستخدام CNC، حيث يتم تحسين المعلمات على عينات اختبار قبل الإنتاج الفعلي.
عملية تكرارية والتحقق من النتائج: بالنسبة للأجزاء المعقدة أو عالية القيمة، يكون التحقق من القطعة الأولى أمرًا ضروريًا. يتم تفجير قطعة واحدة، ثم يتم فحص هندستها بدقة على آلة القياس CMM. إذا تم اكتشاف تشوه خارج النطاق المسموح به، يتم تعديل معلمات العملية (أو دورة إزالة الإجهاد قبل التفجير) بشكل تكراري حتى تصبح النتائج متسقة ضمن المواصفات.
اعتبارات ما بعد التفجير
بالنسبة لبعض المكونات، وخاصة تلك الخاصة بصناعة الطيران والفضاء، يمكن إجراء معالجة نهائية منخفضة الحرارة (تُعرف باسم "المعالجة الاستشفائية") بعد عملية التفجير. تساعد هذه الخطوة على تخفيف الإجهادات الانضغاطية القصوى دون تقليل فوائدها بشكل كبير، مما يساهم في استقرار الجزء وتقليل خطر الانجراف الهندسي على المدى الطويل. كما أنه من الشائع إجراء عملية طحن نهائية أو خدمة الطحن باستخدام CNC على الأسطح المرجعية الحرجة بعد التفجير، ولكن يجب تنفيذ ذلك بعناية لتجنب اختراق طبقة الإجهاد الانضغاطي.
الخلاصة
على الرغم من أن عملية التفجير الكروي قد تشكل خطرًا على الدقة البُعدية، إلا أنها عملية يمكن التحكم فيها. يكمن السر في التعاون مع مورد يفهم التفاعلات المعدنية ويستخدم منهجية منضبطة قائمة على البيانات. يضمن الجمع بين جزء مخفف الإجهاد، ومعلمات تفجير محسّنة، وتثبيت استراتيجي، والتحقق الدقيق أن الفوائد الكبيرة للتفجير الكروي في تحسين عمر تعب التيتانيوم تتحقق دون المساس بدقة الجزء.
