עיבוד שבבי של סגסוגות טיטניום, סגסוגות על וחומרים לא-מתכתיים
1. עיבוד שבבי סגסוגת טיטניום
סגסוגות טיטניום נמצאות בשימוש נרחב בתחומי תעופה וחלל, רפואיים וביו-רפואיים בשל יחס החוזק הגבוה-ל-המשקל, העמידות בפני קורוזיה והתאימות הביולוגית. עם זאת, הם מסווגים כחומרים קשים-ל-עיבוד בגלל המוליכות התרמית הנמוכה, התגובתיות הכימית הגבוהה והנטייה להתקשות העבודה-.
טכניקות עיבוד מרכזיות:
כרסום CNC: נפוץ-חרסי קצה קרביד מהירים. אסטרטגיות כרסום דינמיות עוזרות להפחית את הצטברות החום ובלאי הכלים. לדוגמה, מהירויות ציר של עד 18,000 סל"ד יכולות להשיג סובלנות של ±0.02 מ"מ בטיטניום דרגה 5.
חֲרִיטָה: דורש הגדרות קשיחות וכלים חדים. שיטות סיבוב דינמיות משמשות לייצוב כוחות החיתוך ולהימנע מפטפוטים, במיוחד ברכיבי טיטניום גמישים.
קידוח ומשעמם: שימוש במקדחי קרביד חדים,-נוזל קירור בלחץ גבוה (גדול מ-70 בר או שווה ל-70 בר), וקצבי הזנה נמוכים חיוניים למניעת התחממות יתר ולהבטחת דיוק ממדי.
כרסום סליל: יעיל לפעולות חיספוס, חלוקת לחץ חיתוך באופן שווה והפחתת בלאי הכלים.
עיבוד שבבי 5 צירים: מאפשר גיאומטריות מורכבות ומפחית את זמן ההגדרה, שימושי במיוחד בייצור שתלים רפואיים וחלליים.
נוזל קירור וכלי עבודה:
תחליב או נוזל קירור סינתטי עם סיכה גבוהה עדיפים.
אספקת נוזל קירור פנימית וריטט-מחזיקי כלי עבודה משפרים את גימור פני השטח ואת חיי הכלים.
מחזיקי שיכוך היברידיים יכולים להפחית את הרטט בעד 40%, מה שמאפשר מראה-כמו גימורים בחלקים דקים-בקירות.
2. עיבוד שבבי סגסוגת על (למשל, GH4169, GH2747)
סגסוגות-על, במיוחד סגסוגות המבוססות על-ניקל כמו GH4169 ו-GH2747, הן קריטיות ביישומי טמפרטורות- גבוהות כגון טורבינות גז, מנועי סילון ורכיבי תעופה וחלל. הם מציגים עמידות מצוינת לזחילה, עמידות חמצון וחוזק בטמפרטורות גבוהות, אך קשה מאוד לעיבוד.
אתגרים מרכזיים:
כוחות חיתוך וטמפרטורות גבוהים
בלאי מהיר של הכלים עקב התקשות העבודה
מוליכות תרמית נמוכה המובילה לריכוז חום בשולי הכלי
אסטרטגיות עיבוד שבבי:
חומרים לכלי עבודה: שימוש בכלים מצופים קרביד, קרמיקה או בור ניטריד מעוקב (CBN)
מהירויות חיתוך נמוכות: כדי להפחית את יצירת החום
נוזל קירור-בלחץ גבוה: חיוני לפינוי וקירור שבבים
הגדרות יציבות: מתקנים קשיחים ותליית כלים קצרה כדי למזער רעידות
טכניקות עיבוד:
חריטה וכרסום: מבוצע לעתים קרובות בתנאים מבוקרים עם מסלולי כלים אופטימליים וזרימת נוזל קירור
פרזול וטיפול בחום: לפני העיבוד, סגסוגות-על מחושלות לעתים קרובות בטמפרטורות גבוהות (למשל, 950-1300 מעלות ) ועוברות טיפולי פתרון + יישון כדי לשפר את יכולת העיבוד והתכונות המכניות
סימולציה ואופטימיזציה: מידול אלמנטים סופיים (למשל, DEFORM) משמש לניבוי טמפרטורה ושדות מתח במהלך חישול ועיבוד
3. עיבוד חומרים לא-מתכתיים
חומרים לא-מתכתיים כגון פלסטיק, קרמיקה, זכוכית וחומרים מרוכבים נמצאים בשימוש הולך וגובר בתעשיות התעופה והחלל, האלקטרוניקה והרפואה, בשל קל משקלם, עמידותם בפני קורוזיה ותכונותיהם המותאמות.
חומרים נפוצים לא-מתכתיים:
פלסטיק: ABS, פוליקרבונט, PEEK, PTFE
קֵרָמִיקָה: אלומינה, זירקוניה, סיליקון קרביד
זְכוּכִית: קוורץ, זכוכית אופטית
מרוכבים: סיבי פחמן, סיבי זכוכית, למינציה
טכניקות עיבוד שבבי:
עיבוד CNC: כרסום וחריטה-בדיוק גבוה עם כלי-ציפוי יהלומים או קרביד
חיתוך בלייזר: במיוחד עבור פלסטיק וחומרים מרוכבים
עיבוד אולטראסוני: לחומרים קשים ושבירים כמו קרמיקה
חיתוך באמצעות סילון מים: מתאים לחומרים רגישים-לחום
שיקולים מרכזיים:
בחירת כלי: יש להימנע מחום מוגזם והמסת חומרים
הִתקָרְרוּת: נוזלי קירור אוויר או נוזלי למניעת נזק תרמי
קיבוע: הידוק עדין כדי למנוע סדקים או עיוותים
גימור פני השטח: דורש לעתים קרובות עיבוד לאחר-כמו ליטוש או ציפוי
יישומים:
חלקי פלסטיק: בתים, מבודדים, מכשור רפואי
קֵרָמִיקָה: מבודדים, כלי חיתוך, שתלים ביו-רפואיים
זְכוּכִית: רכיבים אופטיים, לוחות תצוגה
מרוכבים: לוחות תעופה וחלל, חלקי רכב
