ما قيمة الخشونة Ra النموذجية التي يتم تحقيقها على التيتانيوم بعد التلميع الكهربائي؟
يُعد التلميع الكهربائي عملية كهروكيميائية متخصصة تُزيل المادة السطحية بشكل انتقائي لتسوية القمم والوديان المجهرية، مما ينتج عنه سطح أملس ولامع يشبه المرآة. بالنسبة للتيتانيوم، فإن قيمة الخشونة السطحية النموذجية (Ra) التي يمكن تحقيقها من خلال التلميع الكهربائي تقع عادة في نطاق 0.1 إلى 0.4 ميكرومتر (µm) أو 4 إلى 16 ميكرو بوصة (µin). ومع ذلك، فإن الوصول إلى الحد الأدنى من هذا النطاق يعتمد بدرجة عالية على حالة السطح الأولية للقطعة والتحكم الدقيق في معلمات التلميع الكهربائي.
العوامل المؤثرة على القيمة النهائية لـ Ra
تُعد خشونة السطح الابتدائية العامل الأكثر أهمية. فالتلميع الكهربائي هو عملية إنهاء نهائية وليست تصحيحية؛ إذ يحسن عادةً من خشونة السطح بنسبة تقارب 50%. لذلك، يمكن للقطعة ذات التشطيب الأولي "كما تم تشغيلها" بقيمة Ra تبلغ 0.8 µm أن تتحسن إلى حوالي 0.4 µm، بينما يمكن للقطعة التي تم تجهيزها مسبقًا عن طريق الطحن أو التفريز الدقيق إلى Ra بقيمة 0.4 µm أن تصل إلى مستوى استثنائي يتراوح بين 0.1–0.2 µm بعد التلميع الكهربائي. ولهذا السبب تُستخدم العملية غالبًا كخطوة نهائية للأجزاء الدقيقة من خدمة تشغيل التيتانيوم باستخدام CNC.
تجعل طبقة الأكسيد السلبية للتيتانيوم وسلوكه الكهروكيميائي عملية التلميع الكهربائي أكثر تحديًا مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ. تتطلب العملية إلكتروليتات خاصة وغالبًا ما تكون ملكية، بالإضافة إلى تحكم صارم في المعلمات مثل درجة الحرارة وكثافة التيار ووقت الغمر. يمكن أن تؤدي الانحرافات إلى ظهور حفر سطحية أو ملمس "قشرة برتقالية" أو نقش غير متجانس، مما يؤثر سلبًا على القيمة النهائية لـ Ra. لذلك، تعتبر خبرة المورد في التلميع الكهربائي للأجزاء الدقيقة أمرًا حاسمًا لتحقيق نتائج متسقة.
الفوائد الوظيفية التي تتجاوز قيمة Ra
على الرغم من أن Ra تُعد مقياسًا رئيسيًا، فإن قيمة التلميع الكهربائي للتيتانيوم، خاصة في الصناعات الحرجة مثل الأجهزة الطبية والطيران والفضاء، تتجاوز مجرد النعومة:
إزالة الزوائد الحادة وتكوين الزوايا الصغيرة: تزيل العملية النتوءات المجهرية والحواف الحادة بفعالية، مما يخلق زوايا دقيقة تقلل من تركّز الإجهاد وتحسن عمر التعب.
تقليل النشاط الميكروبي: يقلل السطح الأملس للغاية وغير المسامي من المناطق التي يمكن أن تلتصق بها البكتيريا، مما يجعله مثاليًا للأدوات الجراحية والزراعات الطبية.
تحسين مقاومة التآكل: تعمل العملية في الوقت نفسه على تنظيف السطح وتخميله، مما يعزز طبقة الأكسيد الواقية للتيتانيوم.
المقارنة مع التشطيبات الأخرى
من المهم مقارنة التلميع الكهربائي بالتلميع الميكانيكي. فعلى الرغم من أن التلميع اليدوي يمكن أن يحقق قيمة Ra مماثلة أو أقل، إلا أنه قد يؤدي إلى طمس السطح، أو إدخال ملوثات، أو ترك خطوط اتجاهية قد تعمل كنقاط تركّز للإجهاد. أما التلميع الكهربائي فينتج سطحًا متجانسًا ومتوافقًا مع الشكل الهندسي، موحدًا عبر الأشكال المعقدة بما في ذلك الممرات الداخلية التي لا يمكن الوصول إليها بالطرق الميكانيكية. وللحصول على تشطيب عالي الأداء ومتوافق حيويًا يتكامل مع عمل خدمة التشغيل الدقيق، غالبًا ما يكون التلميع الكهربائي الخيار التقني الأفضل.
الملخص
عمليًا، يمكن لعملية تلميع كهربائي منفذة جيدًا على مكون من التيتانيوم تم تجهيزه مسبقًا بشكل مناسب أن تحقق بشكل موثوق قيمة Ra تتراوح بين 0.2 - 0.3 ميكرومتر (8 - 12 ميكرو بوصة). إن تحديد تشطيب أدق من Ra 0.1 µm يتطلب سطحًا أوليًا استثنائيًا ويجب مناقشته بالتفصيل مع مزود خدمة التشطيب لضمان الجدوى والتكلفة المناسبة.
