ב-13 בספטמבר, אפל שחררה את סדרת הטלפונים הניידים של אייפון 15. ראוי להזכיר שזו הפעם הראשונה שמסגרות סגסוגת טיטניום מופיעות בסמארטפונים.
סגסוגת טיטניום היא חומר קל משקל, עמיד בפני קורוזיה ובעל חוזק גבוה. בשימוש בסמארטפונים, זה יכול לשפר את החוזק הכולל, ההתנגדות לנפילה ועמידות השריטות של הטלפון. עם זאת, סגסוגת טיטניום היא חומר קשה לעיבוד, והכנסת מסגרות מסגסוגת טיטניום היא גם אתגר בטכנולוגיית CNC.
מדוע אנו חושבים שסגסוגת טיטניום היא חומר קשה לעיבוד? בואו ללמוד על מאפייני עיבוד החיתוך הקשורים אליו.
01
"חום" הוא ה"אשם" שמקשה על עיבוד סגסוגות טיטניום
כוח החיתוך בעת עיבוד סגסוגות טיטניום גבוה רק במעט מזה של פלדה באותה קשיות, אך התופעות הפיזיקליות של עיבוד סגסוגות טיטניום מורכבות הרבה יותר מעיבוד פלדה, מה שהופך את עיבוד סגסוגת הטיטניום מתמודד עם קשיים עצומים.
המוליכות התרמית של רוב סגסוגות הטיטניום נמוכה מאוד, רק 1/7 של פלדה ו-1/16 של אלומיניום. לכן, החום שנוצר במהלך חיתוך סגסוגת טיטניום לא יועבר במהירות לחומר העבודה או יילקח על ידי השבבים, אלא יתרכז באזור החיתוך. הטמפרטורה שנוצרת יכולה להגיע עד מעל 1000 מעלות, מה שגורם לקצה החיתוך של הכלי להישחק במהירות, להיסדק ולהיווצר. קצה בנוי, קצה חיתוך נשחק במהירות, מייצר יותר חום באזור החיתוך, ומקצר עוד יותר את חיי הכלי.
הטמפרטורות הגבוהות שנוצרות במהלך תהליך החיתוך הורסות גם את שלמות פני השטח של חלקי סגסוגת טיטניום, מה שמוביל לירידה בדיוק הגיאומטרי של החלקים ולתופעת התקשות העבודה שמפחיתה באופן רציני את חוזק העייפות שלהם.
הגמישות של סגסוגות טיטניום עשויה להועיל לביצועי החלק, אך במהלך תהליך החיתוך, העיוות האלסטי של חומר העבודה הוא גורם חשוב לרטט. לחץ החיתוך גורם לחומר ה"אלסטי" להתרחק מהכלי ולהתאושש, מה שגורם לחיכוך בין הכלי לחיתוך העבודה לגבור על פעולת החיתוך. תהליך החיכוך יוצר גם חום, מה שמחמיר את בעיית המוליכות התרמית ירודה של סגסוגות טיטניום.
בעיה זו חמורה אף יותר בעת עיבוד חלקים בעלי דופן דקה או בצורת טבעת שמתעוותים בקלות. זה לא קל לעבד חלקים דקים מסגסוגת טיטניום לדיוק הממדים הצפוי. מכיוון שכאשר חומר העבודה נדחק על ידי הכלי, העיוות המקומי של הקיר הדק חרג מהטווח האלסטי ומייצר עיוות פלסטי, חוזק החומר וקשיות נקודת החיתוך גדלים באופן משמעותי. בשלב זה, מהירות החיתוך שנקבעה במקור הופכת גבוהה מדי, מה שגורם עוד יותר לבלאי מהיר של הכלים.
02
ידע תהליכי לעיבוד סגסוגות טיטניום
על בסיס הבנת מנגנון העיבוד של סגסוגות טיטניום והוספת ניסיון העבר, הידע העיקרי בתהליך לעיבוד סגסוגות טיטניום הוא כדלקמן:
(1) השתמש בתוספות עם גיאומטריית זווית חיובית כדי להפחית את כוח החיתוך, חום החיתוך ועיוות חלקי העבודה.
(2) שמור על הזנה קבועה כדי למנוע התקשות של חומר העבודה. הכלי צריך להיות תמיד במצב הזנה במהלך תהליך החיתוך. כמות החיתוך הרדיאלית ae צריכה להיות 30% מהרדיוס במהלך הכרסום.
(3) השתמש בנוזל חיתוך בלחץ גבוה ובזרימה גבוהה כדי להבטיח את היציבות התרמית של תהליך העיבוד ולמנוע ניוון משטח העבודה ונזקי כלי הנגרמים על ידי טמפרטורה מופרזת.
(4) שמור על קצה הלהב חד. כלים קהים הם הגורם להצטברות חום ולבלאי, מה שעלול להוביל בקלות לכשל בכלי.
(5) עבד סגסוגות טיטניום במצב הרך ביותר האפשרי, מכיוון שהחומר הופך קשה יותר לעיבוד לאחר ההמרה, וטיפול בחום מגביר את חוזק החומר ומגביר את שחיקת הלהבים.
(6) השתמש ברדיוס קשת גדול של קצה הכלי או בשיפוע כדי להכניס כמה שיותר מקצה הכלי לחיתוך. זה מפחית את כוח החיתוך והחום בכל נקודה ומונע שבירה מקומית. בעת כרסום סגסוגת טיטניום, בין פרמטרי החיתוך, למהירות החיתוך יש את ההשפעה הגדולה ביותר על חיי הכלי vc, ואחריה חיבור הכלי הרדיאלי (עומק כרסום) ae.
03
התחל עם להבים כדי לפתור בעיות עיבוד טיטניום
בלאי חריץ הלהב המתרחש בעת עיבוד סגסוגות טיטניום הוא הבלאי המקומי של החלק האחורי והקדמי לאורך כיוון עומק החיתוך. זה נגרם לרוב מהשכבה המוקשה שהותיר העיבוד הקודם. התגובה הכימית והדיפוזיה בין הכלי לחומר העבודה בטמפרטורות עיבוד העולה על 800 מעלות הם גם אחד הגורמים לבלאי חריצים.
מכיוון שבמהלך תהליך העיבוד, מולקולות הטיטניום של חומר העבודה מצטברות לפני הלהב ו"מרותכות" ללהב בלחץ גבוה וטמפרטורה גבוהה, ויוצרות קצה בנוי. כאשר קצה בנוי מתקלף מקצה החיתוך, הוא לוקח איתו את ציפוי הקרביד של התוסף, כך שעיבוד טיטניום מצריך חומרים וגיאומטריות מיוחדות להוספה.
04
מבנה הכלי המתאים לעיבוד שבבי טיטניום
המוקד של עיבוד סגסוגת טיטניום הוא חום. יש לרסס כמות גדולה של נוזל חיתוך בלחץ גבוה על קצה החיתוך במהירות ובדייקנות כדי להסיר את החום במהירות. ישנם מבנים ייחודיים של חותכי כרסום בשוק במיוחד לעיבוד סגסוגת טיטניום.
