Στις 13 Σεπτεμβρίου, η Apple κυκλοφόρησε τη σειρά κινητών τηλεφώνων iPhone 15. Αξίζει να αναφέρουμε ότι είναι η πρώτη φορά που εμφανίζονται κουφώματα από κράμα τιτανίου σε smartphone.
Το κράμα τιτανίου είναι ένα ελαφρύ, ανθεκτικό στη διάβρωση και υψηλής αντοχής υλικό. Όταν χρησιμοποιείται σε smartphone, μπορεί να βελτιώσει τη συνολική αντοχή, την αντίσταση στις πτώσεις και την αντίσταση στις γρατσουνιές του τηλεφώνου. Ωστόσο, το κράμα τιτανίου είναι ένα δύσκολο στη μηχανή υλικό και η εισαγωγή πλαισίων από κράμα τιτανίου είναι επίσης μια πρόκληση στην τεχνολογία CNC.
Γιατί πιστεύουμε ότι το κράμα τιτανίου είναι ένα δύσκολο υλικό στην κατεργασία; Ας μάθουμε για τα σχετικά χαρακτηριστικά επεξεργασίας κοπής.
01
Η «θερμότητα» είναι ο «ένοχος» που δυσκολεύει την επεξεργασία των κραμάτων τιτανίου
Η δύναμη κοπής κατά την επεξεργασία κραμάτων τιτανίου είναι ελαφρώς υψηλότερη από εκείνη του χάλυβα της ίδιας σκληρότητας, αλλά τα φυσικά φαινόμενα της επεξεργασίας κραμάτων τιτανίου είναι πολύ πιο περίπλοκα από την επεξεργασία του χάλυβα, κάνοντας την επεξεργασία του κράματος τιτανίου να αντιμετωπίζει τεράστιες δυσκολίες.
Η θερμική αγωγιμότητα των περισσότερων κραμάτων τιτανίου είναι πολύ χαμηλή, μόνο το 1/7 του χάλυβα και το 1/16 του αλουμινίου. Επομένως, η θερμότητα που παράγεται κατά την κοπή του κράματος τιτανίου δεν θα μεταφερθεί γρήγορα στο τεμάχιο εργασίας ή θα αφαιρεθεί από τα τσιπ, αλλά θα συγκεντρωθεί στην περιοχή κοπής. Η θερμοκρασία που δημιουργείται μπορεί να είναι έως και πάνω από 1000 μοίρες, με αποτέλεσμα η κοπτική άκρη του εργαλείου να φθείρεται γρήγορα, να ραγίζει και να σχηματίζεται. Η ενσωματωμένη άκρη, μια κοπτική άκρη που φθείρεται γρήγορα, παράγει περισσότερη θερμότητα στην περιοχή κοπής, μειώνοντας περαιτέρω τη διάρκεια ζωής του εργαλείου.
Οι υψηλές θερμοκρασίες που δημιουργούνται κατά τη διαδικασία κοπής καταστρέφουν επίσης την επιφανειακή ακεραιότητα των εξαρτημάτων από κράμα τιτανίου, οδηγώντας σε μείωση της γεωμετρικής ακρίβειας των εξαρτημάτων και σε ένα φαινόμενο σκλήρυνσης εργασίας που μειώνει σοβαρά την αντοχή τους στην κόπωση.
Η ελαστικότητα των κραμάτων τιτανίου μπορεί να είναι ευεργετική για την απόδοση του εξαρτήματος, αλλά κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κοπής, η ελαστική παραμόρφωση του τεμαχίου εργασίας είναι μια σημαντική αιτία κραδασμών. Η πίεση κοπής κάνει το "ελαστικό" τεμάχιο εργασίας να απομακρυνθεί από το εργαλείο και να αναπηδήσει, με αποτέλεσμα η τριβή μεταξύ του εργαλείου και του τεμαχίου εργασίας να υπερτερεί της δράσης κοπής. Η διαδικασία τριβής παράγει επίσης θερμότητα, η οποία επιδεινώνει το πρόβλημα της κακής θερμικής αγωγιμότητας των κραμάτων τιτανίου.
Αυτό το πρόβλημα είναι ακόμη πιο σοβαρό κατά την επεξεργασία τμημάτων με λεπτό τοίχωμα ή σχήμα δακτυλίου που παραμορφώνονται εύκολα. Δεν είναι εύκολο να επεξεργαστείτε εξαρτήματα λεπτού τοιχώματος από κράμα τιτανίου με την αναμενόμενη ακρίβεια διαστάσεων. Επειδή όταν το υλικό του κατεργαζόμενου τεμαχίου ωθείται μακριά από το εργαλείο, η τοπική παραμόρφωση του λεπτού τοιχώματος έχει υπερβεί το ελαστικό εύρος και προκαλεί πλαστική παραμόρφωση, η αντοχή του υλικού και η σκληρότητα του σημείου κοπής αυξάνονται σημαντικά. Αυτή τη στιγμή, η αρχικά καθορισμένη ταχύτητα κοπής γίνεται πολύ υψηλή, προκαλώντας περαιτέρω γρήγορη φθορά του εργαλείου.
02
Τεχνογνωσία επεξεργασίας για την επεξεργασία κραμάτων τιτανίου
Με βάση την κατανόηση του μηχανισμού επεξεργασίας των κραμάτων τιτανίου και την προσθήκη της προηγούμενης εμπειρίας, η κύρια τεχνογνωσία επεξεργασίας για την επεξεργασία κραμάτων τιτανίου είναι η εξής:
(1) Χρησιμοποιήστε ένθετα με γεωμετρία θετικής γωνίας για να μειώσετε τη δύναμη κοπής, τη θερμότητα κοπής και την παραμόρφωση του τεμαχίου εργασίας.
(2) Διατηρήστε σταθερή τροφοδοσία για να αποφύγετε τη σκλήρυνση του τεμαχίου εργασίας. Το εργαλείο πρέπει να βρίσκεται πάντα σε κατάσταση τροφοδοσίας κατά τη διαδικασία κοπής. Η ποσότητα ακτινικής κοπής ae πρέπει να είναι 30% της ακτίνας κατά το φρεζάρισμα.
(3) Χρησιμοποιήστε υγρό κοπής υψηλής πίεσης και υψηλής ροής για να εξασφαλίσετε τη θερμική σταθερότητα της διαδικασίας κατεργασίας και να αποτρέψετε τον εκφυλισμό της επιφάνειας του τεμαχίου εργασίας και τη ζημιά του εργαλείου που προκαλείται από υπερβολική θερμοκρασία.
(4) Διατηρήστε την άκρη της λεπίδας αιχμηρή. Τα αμβλεία εργαλεία είναι η αιτία της συσσώρευσης θερμότητας και της φθοράς, η οποία μπορεί εύκολα να οδηγήσει σε αστοχία του εργαλείου.
(5) Επεξεργαστείτε τα κράματα τιτανίου στην πιο μαλακή δυνατή κατάσταση, επειδή το υλικό γίνεται πιο δύσκολο να επεξεργαστεί μετά το σβήσιμο και η θερμική επεξεργασία αυξάνει την αντοχή του υλικού και αυξάνει τη φθορά των λεπίδων.
(6) Χρησιμοποιήστε μια μεγάλη ακτίνα τόξου άκρης εργαλείου ή λοξότμηση για να εισαγάγετε όσο το δυνατόν περισσότερο την άκρη του εργαλείου στην κοπή. Αυτό μειώνει τη δύναμη κοπής και τη θερμότητα σε κάθε σημείο και αποτρέπει την τοπική θραύση. Κατά την άλεση κράματος τιτανίου, μεταξύ των παραμέτρων κοπής, η ταχύτητα κοπής έχει τη μεγαλύτερη επίδραση στη διάρκεια ζωής του εργαλείου vc, ακολουθούμενη από την ακτινική εμπλοκή του εργαλείου (βάθος φρεζαρίσματος) ae.
03
Ξεκινήστε με λεπίδες για να λύσετε προβλήματα επεξεργασίας τιτανίου
Η φθορά του αυλακιού της λεπίδας που εμφανίζεται κατά την κατεργασία κραμάτων τιτανίου είναι η τοπική φθορά του πίσω και του μπροστινού μέρους κατά μήκος της κατεύθυνσης του βάθους κοπής. Συχνά προκαλείται από το σκληρυμένο στρώμα που έχει απομείνει από την προηγούμενη επεξεργασία. Η χημική αντίδραση και η διάχυση μεταξύ του εργαλείου και του υλικού του τεμαχίου εργασίας σε θερμοκρασίες επεξεργασίας που υπερβαίνουν τους 800 βαθμούς είναι επίσης μία από τις αιτίες της φθοράς των αυλακώσεων.
Διότι κατά τη διαδικασία της μηχανικής κατεργασίας, τα μόρια τιτανίου του τεμαχίου προς κατεργασία συσσωρεύονται μπροστά από τη λεπίδα και «συγκολλούνται» στη λεπίδα υπό υψηλή πίεση και υψηλή θερμοκρασία, σχηματίζοντας χτισμένη άκρη. Όταν το χτισμένο άκρο ξεκολλάει από την κοπτική άκρη, παίρνει μαζί του την επίστρωση καρβιδίου του ένθετου, επομένως η μηχανική κατεργασία τιτανίου απαιτεί ειδικά υλικά ένθετου και γεωμετρίες.
04
Δομή εργαλείου κατάλληλη για κατεργασία τιτανίου
Το επίκεντρο της επεξεργασίας κράματος τιτανίου είναι η θερμότητα. Μια μεγάλη ποσότητα υγρού κοπής υψηλής πίεσης πρέπει να ψεκαστεί στην κοπτική άκρη έγκαιρα και με ακρίβεια για να απομακρυνθεί γρήγορα η θερμότητα. Υπάρχουν μοναδικές δομές φρεζαρίσματος στην αγορά ειδικά για την επεξεργασία κράματος τιτανίου.
