تصنيع سبائك التيتانيوم والسبائك الفائقة والمواد غير المعدنية
1. تصنيع سبائك التيتانيوم
تُستخدم سبائك التيتانيوم على نطاق واسع في مجالات الطيران والمجالات الطبية والطبية الحيوية نظرًا لنسبة قوتها العالية-إلى-وزنها، ومقاومتها للتآكل، وتوافقها الحيوي. ومع ذلك، فقد تم تصنيفها على أنها مواد -صعبة التصنيع-بسبب موصليتها الحرارية المنخفضة، وتفاعلها الكيميائي العالي، وميلها إلى التصلب-.
تقنيات التصنيع الرئيسية:
الطحن باستخدام الحاسب الآلي: يتم استخدام مطاحن نهاية الكربيد عالية السرعة- بشكل شائع. تساعد استراتيجيات الطحن الديناميكية على تقليل تراكم الحرارة وتآكل الأدوات. على سبيل المثال، يمكن لسرعات المغزل التي تصل إلى 18000 دورة في الدقيقة تحقيق تفاوتات تبلغ ±0.02 مم في التيتانيوم من الدرجة 5.
تحول: يتطلب إعدادات صارمة وأدوات حادة. تُستخدم طرق الدوران الديناميكية لتثبيت قوى القطع وتجنب الثرثرة، خاصة في مكونات التيتانيوم المرنة.
الحفر والمملة: يعد استخدام أدوات كربيد حادة،-وسائل تبريد عالي الضغط (أكبر من أو يساوي 70 بار)، ومعدلات تغذية منخفضة أمرًا ضروريًا لمنع ارتفاع درجة الحرارة وضمان دقة الأبعاد.
الطحن الحلزوني: فعال في عمليات التخشين، وتوزيع ضغط القطع بالتساوي وتقليل تآكل الأدوات.
تصنيع 5 محاور: تمكين الأشكال الهندسية المعقدة وتقليل وقت الإعداد، وهو مفيد بشكل خاص في صناعة الطيران والفضاء الطبي.
المبرد والأدوات:
يفضل المستحلب أو المبردات الاصطناعية ذات التشحيم العالي.
تعمل حوامل أدوات تخفيف الاهتزاز والتوصيل الداخلي لسائل التبريد- على تحسين تشطيب السطح وعمر الأداة.
يمكن لحوامل التخميد الهجين تقليل الاهتزاز بنسبة تصل إلى 40%، مما يتيح -لمسات نهائية تشبه المرآة على-الأجزاء ذات الجدران الرقيقة.
2. تصنيع السبائك الفائقة (على سبيل المثال، GH4169، GH2747)
تعتبر السبائك الفائقة، وخاصة السبائك القائمة على النيكل- مثل GH4169 وGH2747، بالغة الأهمية في تطبيقات درجات الحرارة المرتفعة-مثل توربينات الغاز، والمحركات النفاثة، ومكونات الطيران. إنها تتميز بمقاومة ممتازة للزحف، ومقاومة للأكسدة، وقوة عند درجات الحرارة المرتفعة، ولكن من الصعب جدًا تصنيعها.
التحديات الرئيسية:
قوى القطع العالية ودرجات الحرارة
التآكل السريع للأداة بسبب تصلب العمل
الموصلية الحرارية المنخفضة تؤدي إلى تركيز الحرارة عند حافة الأداة
استراتيجيات التصنيع:
مواد الأداة: استخدام أدوات كربيد مطلي أو سيراميك أو نيتريد البورون المكعب (CBN).
سرعات قطع منخفضة: لتقليل توليد الحرارة
سائل تبريد عالي الضغط-.: ضروري لإخلاء الرقائق والتبريد
إعدادات مستقرة: التركيبات الصلبة والأدوات القصيرة المتدلية لتقليل الاهتزاز
تقنيات المعالجة:
تحول والطحن: يتم إجراؤه غالبًا في ظل ظروف خاضعة للرقابة باستخدام مسارات الأدوات المحسنة وتدفق سائل التبريد
تزوير والمعالجة الحرارية: قبل التصنيع، غالبًا ما يتم تشكيل السبائك الفائقة في درجات حرارة عالية (على سبيل المثال، 950-1300 درجة) وتخضع لمحلول + معالجات التعتيق لتعزيز قابلية التشغيل الآلي والخواص الميكانيكية
المحاكاة والتحسين: يتم استخدام نمذجة العناصر المحدودة (على سبيل المثال، DEFORM) للتنبؤ بمجالات درجة الحرارة والإجهاد أثناء الحدادة والتصنيع الآلي
3. تصنيع المواد غير المعدنية
يتم استخدام المواد غير المعدنية مثل البلاستيك والسيراميك والزجاج والمواد المركبة بشكل متزايد في صناعات الطيران والإلكترونيات والصناعات الطبية نظرًا لوزنها الخفيف ومقاومتها للتآكل وخصائصها المخصصة.
المواد غير المعدنية الشائعة:
البلاستيك: ABS، بولي كربونات، PEEK، PTFE
سيراميك: الألومينا، الزركونيا، كربيد السيليكون
زجاج: كوارتز، زجاج بصري
المركبات: ألياف الكربون، الألياف الزجاجية، شرائح
تقنيات التصنيع:
التصنيع باستخدام الحاسب الآلي: تفريز وخراطة عالية الدقة- باستخدام أدوات مطلية بالألماس- أو أدوات كربيد
القطع بالليزر: وخاصة بالنسبة للمواد البلاستيكية والمواد المركبة
الآلات بالموجات فوق الصوتية: للمواد الصلبة والهشة مثل السيراميك
القطع بنفث الماء: مناسب للمواد الحساسة للحرارة
الاعتبارات الرئيسية:
اختيار الأداة: يجب تجنب الحرارة الزائدة وذوبان المواد
تبريد: مبردات الهواء أو السائل لمنع الضرر الحراري
تركيب: لقط لطيف لتجنب التشقق أو التشوه
الانتهاء من السطح: غالبًا ما يتطلب الأمر-معالجة لاحقة مثل التلميع أو الطلاء
التطبيقات:
الأجزاء البلاستيكية: المساكن، العوازل، الأجهزة الطبية
سيراميك: العوازل، أدوات القطع، الغرسات الطبية الحيوية
زجاج: المكونات البصرية، لوحات العرض
المركبات: لوحات الفضاء، قطع غيار السيارات
