מחקר על בקרת פני השטח ושיטת העיבוד של עיבוד שבבי סגסוגת טיטניום
במאמר זה, הגורמים לפגמים נפוצים של סגסוגת טיטניום בתהליך העיבוד מנותחים, נדונים באופן שיטתי גורמי המפתח המשפיעים על ביצועי החיתוך שלו, ומסוכמים מדדי האופטימיזציה של תהליכי חריטה, קידוח, הברזות ועיבודים אחרים, במטרה לספק התייחסות לגיבוש כל תהליכי העיבוד של טיטניום ביציבות גבוהה וגבוהה.
I. ניתוח פגמים אופייניים בכבישה וטיפול פני השטח של סגסוגות טיטניום
בתהליכי כבישה מסגסוגת טיטניום וטיפול פני השטח, הפגמים הנפוצים ומנגנוני היצירה שלהם הם כדלקמן:
1. קורוזיה- יתרה
לאחר הכבישה, פני השטח מציגים בורות, חוסר אחידות או גבולות גרגרים חשופים. הסיבות העיקריות כוללות: חוסר איזון של היחס בין חומצה הידרופלואורית (HF) לחומצה חנקתית (HNO3) בתמיסת הכבישה, במיוחד הריכוז הגבוה של HF או יכולת החמצון הבלתי מספקת של HNO3; וזמני כבישה ארוכים. נקודות המפתח של בקרת התהליך הן כדלקמן: שלטו בקפדנות על הפרופורציה של תמיסת הכבישה, וראו את מצב פני השטח באופן קבוע במהלך הפעולה לפי הקצב של "(1 ~ 4) דקות/מ"מ" בהתאם לעובי וזמן העבודה-.
2. אפר תלוי
הכוונה לשאריות של תחמוצת חומה אפורה- המחוברת למשטח לאחר הכבישה. הסיבה היא שהקבצים המצורפים שנוצרו על ידי התגובה לא מצליחים להתנתק מהמטריצה בזמן, או שהשטיפה -המעקב אינה יסודית. אמצעי שיפור כוללים: ניעור חומר העבודה במהלך הכבישה כדי לקדם נשירה; לאחר הכבישה, זרימת המים המהירה-מהירה מעורבת עם אוויר דחוס ומים מנוזלים משמשת לכביסה חזקה כדי להבטיח שהמשטח נקי.
3. אבנית לא הוסרה
זה מראה ששכבת התחמוצת המקורית המקומית נשארת. ישנן סיבות רבות לפגם זה, אשר עשוי להיות כרוך: הסרת שמן לא נקי בטיפול מקדים, זמן לא מספיק לטיפול במלח מותך (רתיחה אלקלית), ירידה בפעילות של תמיסת כבישה או טמפרטורה נמוכה. בעת הבדיקה יש לאמת פריט אחר פריט לפי סדר "טיפול מקדים → טיפול במלח מותך → כבישה", ובמידת הצורך ניתן להוסיף תהליך התזת חול כטיפול מקדים-.
4. Piebald פסים
ייעול לא אחיד או הבדל צבע בלוק, בדרך כלל עקב אחידות תגובה לקויה. ניתן לשפר זאת על ידי חיזוק התנועה היחסית של היצירה-בתמיסת הכבישה וטמפרטורת הכבישה המתאימה (כגון ירידה לטווח טמפרטורת החדר).
5. פיבלד מושהה (פיבלד מיושן)
חלק מהעבודה-בבדיקת הכבישה ואוחסנה למשך תקופה, פני השטח הופיעו כתמים חדשים. תופעה זו עשויה להיות קשורה להשפעה הסינרגטית של שאריות מדיום חומצי, קורוזיביות ולחץ שיורי של היצירה-. המורפולוגיה המיקרוסקופית שונה מקורוזיה קונבנציונלית, ולרוב אינה משפיעה על ביצועי השירות. ניתן להסיר אותו שוב על ידי כבישה קצרת טווח-, אך יש לחזק את טיפול הפירוק הוואקום לאחר כבישה משנית עבור החלקים הלחוצים.
II. גורמים חומריים המשפיעים על יכולת העיבוד של סגסוגות טיטניום
הקושי בעיבוד סגסוגות טיטניום נובע מהתכונות הפיזיקליות והכימיות הייחודיות שלהן:
· מוליכות תרמית נמוכה: המוליכות התרמית היא בערך 1/3 מזו של פלדה, וחום החיתוך מתרכז בקצה הכלי, וכתוצאה מכך עליית טמפרטורה (ניסויים מראים שטמפרטורת קצה הכלי יכולה להגיע פי 2 עד 3 מזו של חיתוך פלדה), מה שמאיץ את שחיקת הכלים.
· מודול אלסטי נמוך: למשטח המעובד יש כמות ריבאונד גדולה במהלך העיבוד, במיוחד עבור חלקים דקים-בקירות, מה שמחמיר את הקשר בין הצד לחומר העבודה, וקל לגרום לבלאי שוחק ושבירת קצה.
· פעילות כימית גבוהה: קל מאוד להגיב עם O, H, N ואלמנטים אחרים בטמפרטורה גבוהה ליצירת שכבה עשירה בחמצן- מוקשה, בעלת פלסטיות משמעותית ומחמירה נזק לכלי.
· מאפיינים ארגוניים: במצב חישול, יכולת העיבוד של סגסוגות טיטניום מסוג -; + סוג אחריו; לסגסוגות מסוג בטא- יש חוזק גבוה ויכולת התקשות טובה, אך יכולת העיבוד שלהן היא הגרועה ביותר. לאור המאפיינים לעיל, יש צורך לנקוט באמצעים שיטתיים מבחירת חומרי הכלי, פרמטרי חיתוך וקירור.
III. נקודות מפתח של טכנולוגיית עיבוד אופיינית של סגסוגת טיטניום
1. מסתובב ומשעמם
· פנייה: האתגרים העיקריים הם טמפרטורה גבוהה, בלאי כלי עבודה וקפיצה חזרה. עיבוד גס וחיתוך רציף מומלץ להשתמש בכלי קרביד צמנט (כגון YG); יש להשתמש בכלי פלדה מהירים- ליצירת פנייה או חיתוך. עקרון הליבה הוא לאלץ הזנה רציפה כדי למנוע הפרעות בחיתוך. לנוזל הקירור מומלץ להשתמש בתמיסה מימית של נתרן חנקתי 5% או תחליב שמן מסיס 1/20.
· משעמם: הוא שייך לקטגוריית הגימור. יש צורך להתמקד בקשיחות ההידוק של חלקים דקים-דפנות כדי למנוע עיוות ולהבטיח קירור מספק כדי למנוע כוויות.
2. קידוח
הקושי טמון בקושי בפיתול שבב ובפיזור חום. דרישות תהליך: השתמש בסיביות קצרות- וחדות, יישם הזנה מאולצת במהירות נמוכה-וספק קירור פנימי מלא לאורך כל התהליך. חל איסור מוחלט לבטל את פעולת הקידוח, ויש למשוך את החותך ולהסיר שבבים באופן קבוע לצורך קידוח חורים עמוקים. בקידוח דרך-חור, יש למשוך את החותך לניקוי לפני החדירה, והשלב האחרון הוא להשתמש בהזנה מאולצת כדי להחליק את דופן החור.
3. הקשה
זהו אחד התהליכים הקשים, וקל לשבור את הברז בגלל הסרת שבבים לקויה והתכווצות החומר. אמצעי נגד טכנולוגיים: תעדוף את העיבוד של חורים עיוורים עמוקים; שפר את מבנה הברז (כגון שחיקה מהקצה האחורי ופתיחת חריץ פריקת השבב הצירי); השתמש בברזים מחומצנים, ניטרידים או בציפוי - כרום כדי לנשוך. מומלץ להשתמש במשחת חיתוך מיוחדת או בשמן חיתוך בלחץ קיצוני בעת ההקשה.
4. ניסור
נעשה שימוש בלהב מסור מהיר-במהירות גבוהה עם שיניים גסות (4.2 ~ 8.5 מ"מ מתאים למוטות), והפסיעה נבחרה בהתאם לעובי חומר העבודה בין 2.5 ~ 25.4 מ"מ בעת ניסור במסור פס (נבחר מגרש גדול לחומרים עבים). הזנה מאולצת וקירור רציף נדרשים במהלך העיבוד, ומשתמשים במהירות רצועה נמוכה.
5. עיבוד שבבי פריקה חשמלית (EDM)
יש לשמור על פער הפריקה בין אלקטרודת הכלי לחומר העבודה (0.005-0.05 מ"מ לעיבוד גימור, 0.1-0.4 מ"מ לעיבוד גס). נחושת או אבץ מומלצים כחומרי אלקטרודה, ויש להזרים היטב את נוזל העיבוד כדי להסיר סיגים.
IV. מַסְקָנָה
העיבוד של סגסוגת טיטניום מושפע מהצימוד של מאפייני החומר, בחירת הכלים, הגדרת הפרמטרים ותנאי הקירור. בייצור בפועל, יש צורך לבצע אופטימיזציה של הפרמטרים של כל תהליך בהתאם למספר הסגסוגת הספציפית, למבנה החלק ולדרישות הדיוק, ולשלוט בקפדנות בחלונות הקדם--תהליך הכבישה, כדי למנוע פגמים ביעילות ולהשיג עיבוד יעיל ומדויק.
