كيف تحل المشكلات الشائعة في تشغيل التيتانيوم مثل الاهتزازات أو الزوايا الحادة أو التشوه؟
يتطلب حل المشكلات الشائعة في تشغيل التيتانيوم، مثل الاهتزاز (Chatter) والنتوءات (Burrs) وتشوه القطع، اتباع نهج منهجي يعالج الأسباب الجذرية المرتبطة بخصائص مادة التيتانيوم: ضعف التوصيل الحراري، القوة العالية عند درجات الحرارة المرتفعة، والتفاعل الكيميائي العالي. يعتمد النجاح على مزيج من الإعداد الصلب، وتحسين الأدوات والمعلمات، وتصميم العملية بشكل استراتيجي.
الحد من الاهتزاز والرنين (Chatter)
الاهتزاز، وهو تذبذب رنيني بين الأداة وقطعة العمل، يفسد تشطيب السطح ويؤدي بسرعة إلى تدهور الأداة. تزيد مرونة التيتانيوم من هذه المشكلة.
تعظيم الصلابة: هذه هي القاعدة الأولى. استخدم أقصر وأصلب حامل أداة ممكن (مثل حامل الانكماش الحراري أو الحامل الهيدروليكي). يجب تثبيت قطعة العمل في ملزمة صلبة أو، بشكل مثالي، ربطها مباشرة على قاعدة أو لوحة فرعية لتقليل أي مرونة. تُعد مراكز التشغيل متعددة المحاور مفيدة هنا لأنها تتيح إنهاء الأجزاء المعقدة في إعداد واحد صلب.
تحسين مسار الأداة والتداخل: تجنب القطع بعرض الأداة الكامل. بدلًا من ذلك، استخدم استراتيجيات الطحن الحلزوني أو الديناميكي التي تحافظ على تداخل شعاعي منخفض وثابت (عادة 5-15% من قطر الأداة) مع عمق قطع محوري عالٍ. هذا يقلل من الصدمات ويوجه قوى القطع نحو محور المغزل الأكثر صلابة.
تعديل المعلمات: إذا حدث الاهتزاز، فلا تقلل السرعة مباشرة. غالبًا ما يؤدي زيادة معدل التغذية أو تعديل سرعة الدوران (RPM) قليلًا إلى إخراج العملية من نطاق الرنين التوافقي.
التحكم في النتوءات وتقليلها
النتوءات، وخاصة "النتوءات الملفوفة" الصلبة الشائعة في التيتانيوم، هي نتيجة لليونة المادة وزاوية خروج الأداة.
هندسة الأداة وحدتها: استخدم أدوات حادة ذات زاوية ميل إيجابية مع تجهيزات حافة متخصصة. الحافة الحادة تقطع المادة نظيفًا بدلاً من دفعها، مما يقلل من تكون النتوءات. يجب استبدال الأدوات قبل أن تصبح باهتة.
استراتيجية الخروج: برمج مسارات الأداة لتجنب خروج الحافة القاطعة عموديًا على الحافة. عندما يكون ممكنًا، قم بعمل حواف مائلة كعملية نهائية أو استخدم حركات دخول/خروج تدريجية. في حالة الثقوب، يمكن استخدام مادة داعمة أو صفيحة تضحية لمنع نتوءات الخروج أثناء عمليات خدمة الحفر باستخدام CNC.
عمليات إزالة النتوءات: على الرغم من أفضل الجهود، غالبًا ما تكون بعض إزالة النتوءات ضرورية. الإزالة اليدوية غير متسقة. العمليات الآلية مثل تلميع وإزالة النتوءات لقطع CNC باستخدام وسائط متخصصة فعالة للنتوءات السطحية. بالنسبة للمواد الصلبة أو الهندسيات الداخلية المعقدة، يمكن لـخدمة التشغيل بالتفريغ الكهربائي (EDM) أو التلميع الكهربائي إزالة النتوءات دون إدخال إجهاد ميكانيكي.
منع تشوه القطع
ينشأ التشوه في أجزاء التيتانيوم غالبًا من مصدرين: الإجهاد المتبقي في مادة الخام والإجهادات الناتجة عن التشغيل.
تخفيف إجهاد المادة الخام: يجب دائمًا تحديد مواد مخففة الإجهاد أو مصلدة بالحرارة لعمليات تشغيل الكتل (billets). هذا يضمن أن الفراغ المبدئي يحتوي على حالة إجهاد داخلية مستقرة ومتجانسة.
إزالة المواد بشكل متوازن: تجنب إزالة كل المادة من جانب واحد من القطعة في إعداد واحد. يؤدي ذلك إلى عدم توازن الإجهادات الداخلية، مما يسبب انحناء القطعة. الاستراتيجية الأفضل هي استخدام نهج "التدريج": شغل كلا الجانبين بالتتابع، مع إزالة كميات متساوية تقريبًا من المادة في كل خطوة للحفاظ على توازن الإجهاد.
إدارة الحرارة: يمكن أن يتسبب الحرارة الموضعية الشديدة الناتجة عن التشغيل في تمدد حراري، وعند التبريد، في إجهاد متبقي. استخدم كميات وفيرة من سائل التبريد عالي الضغط للحفاظ على درجة حرارة منخفضة ومستقرة. بالنسبة للهندسيات الحساسة جدًا، يمكن إجراء المعالجة الحرارية لقطع CNC (تخفيف الإجهاد) بعد عمليات الخشونة لتخفيف القطعة قبل التشطيب النهائي.
التثبيت وقوى الشد: وزّع قوى التثبيت بالتساوي وتجنب الشد الزائد، الذي قد يشوه الأقسام الرقيقة مرنًا. بمجرد فك القطعة بعد التشغيل، قد تعود إلى حالتها غير المشدودة، مما يشوه الميزات المشغلة. تعتبر نقاط التثبيت الاستراتيجية أمرًا حاسمًا، وهو مبدأ أساسي في خدمة التشغيل الدقيقة.
