Τα κράματα τιτανίου χρησιμοποιούνται ευρέως σε τομείς-υψηλού επιπέδου κατασκευής, όπως η αεροπορία και η αεροδιαστημική, λόγω των μοναδικών φυσικών και χημικών ιδιοτήτων τους. Ωστόσο, η κακή θερμική αγωγιμότητα, η υψηλή χημική δραστηριότητα και ο μικρός συντελεστής παραμόρφωσης των κραμάτων τιτανίου οδηγούν σε προβλήματα όπως γρήγορη φθορά του εργαλείου, μεγάλη παραμόρφωση επεξεργασίας και δύσκολη αφαίρεση τσιπ κατά την επεξεργασία του νήματος. Η ποιότητα και η αποτελεσματικότητα της επεξεργασίας περιορίζονται σημαντικά από τα χαρακτηριστικά του υλικού. Αυτή η εργασία εστιάζει στο πρόβλημα επεξεργασίας νήματος των αρμών σωλήνων από κράμα τιτανίου και το εξηγεί από τις πτυχές της επιλογής εργαλείων και της βελτιστοποίησης της διαδικασίας.
Στρατηγικές βελτιστοποίησης για εργαλεία επεξεργασίας νημάτων από κράμα τιτανίου
1. Εφαρμογή οδοντωτών κρουνών
Οι οδοντωτές βρύσες αφαιρούν τα δόντια κατά διαστήματα, σχηματίζοντας κλιμακωτές ακμές κοπής, γεγονός που επιτρέπει στο τεμάχιο εργασίας να έχει μονή- επαφή με τη βρύση, μειώνοντας την τριβή και τη ροπή και εμποδίζοντας αποτελεσματικά τη βρύση να κολλήσει ή να καταστραφεί. Τα πλεονεκτήματά του περιλαμβάνουν:
• Αυξημένο πάχος κοπής: Το πάχος κοπής ενός δοντιού διπλασιάζεται και η δύναμη κοπής κατανέμεται πιο ομοιόμορφα.
• Βελτιωμένη απόδοση αφαίρεσης τσιπ: Το πάχος του τσιπ αυξάνεται, η δύναμη τριβής μειώνεται και η αφαίρεση τσιπ είναι πιο ομαλή.
• Βελτιωμένη αντοχή: Η πρόσφυση μεταξύ της βρύσης και του τσιπ μειώνεται και η διάρκεια ζωής του εργαλείου παρατείνεται.
• Σχεδιαστικά ζητήματα: Ο αριθμός των αυλακώσεων των δοντιών πρέπει να είναι μονός αριθμός για να εξισορροπηθεί η δύναμη στις άκρες των δοντιών.
2. Συνδυασμός κρουνών από χάλυβα υψηλής-ταχύτητας και κρουνών σκληρού κράματος
• Χαλύβδινες βρύσες υψηλής ταχύτητας-: Υψηλή σκληρότητα και ισχυρή αντοχή στην παραμόρφωση, κατάλληλες για αρχικό χτύπημα.
• Βρύσες από σκληρό κράμα: Καλή αντοχή στη φθορά και υψηλή ακρίβεια, που χρησιμοποιούνται για διόρθωση οπών.
• Συνδυασμένη διαδικασία: Πρώτα ακατέργαστη επεξεργασία με βρύσες από χάλυβα υψηλής-ταχύτητας, μετά λεπτή επεξεργασία με βρύσες από σκληρό κράμα, εξισορρόπηση της απόδοσης και της ποιότητας.
3. Έρευνα και Ανάπτυξη Νέων Υλικών Εργαλείων
Με την πρόοδο της επιστήμης των υλικών, νέα εργαλεία όπως εργαλεία με επίστρωση (π.χ. επίστρωση TiAlN) και κεραμικά εργαλεία εφαρμόζονται σταδιακά στην επεξεργασία κράματος τιτανίου. Στο μέλλον, αναμένεται να ξεπεράσουν περαιτέρω τους περιορισμούς της διάρκειας ζωής του εργαλείου και της ακρίβειας επεξεργασίας.
Βελτιστοποίηση της τεχνολογίας επεξεργασίας για σπειρώματα αρμών σωλήνων από κράμα τιτανίου
1. Βελτιστοποίηση σχεδίασης οπής κάτω νήματος
• Αύξηση της διαμέτρου της κάτω οπής: Μειώνει τη δύναμη κοπής και τη θερμότητα επεξεργασίας, αλλά το μέγεθος πρέπει να προσαρμοστεί ανάλογα με τον ρυθμό επαφής του νήματος και τον αριθμό των νημάτων.
• Διόγκωση εσωτερικής διαμέτρου νήματος: Μειώνει το ύψος των δοντιών, μειώνει τη δυσκολία επεξεργασίας, ενώ εξασφαλίζει αντοχή σύνδεσης.
• Προνομιακή χρήση εργαλειομηχανής για κτύπημα: Η χρήση εργαλειομηχανής μπορεί να ελέγξει σταθερά την πίεση επεξεργασίας και να αποτρέψει το σπάσιμο της βρύσης.
2. Έλεγχος παραμέτρων κοπής
• Ταχύτητα κοπής: Ελεγχόμενη στα 200-300 mm/min, αποτρέποντας το μαλάκωμα των υλικών και τη φθορά των εργαλείων που προκαλούνται από υψηλές θερμοκρασίες.
• Γεωμετρικές παράμετροι εργαλείου:
• Μπροστινή γωνία: Η αύξηση της γωνίας προς τα εμπρός μπορεί να ενισχύσει την αντοχή της κοπτικής ακμής και να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του εργαλείου.
• Πίσω γωνία: Η αύξηση της πίσω γωνίας είναι ευεργετική για την αφαίρεση τσιπ, μειώνοντας την τριβή μεταξύ του τσιπ και του εργαλείου.
• Στρατηγική Deep hole Tapping: Μειώστε τον αριθμό των υποδοχών συγκράτησης τσιπ για να αυξήσετε τον χώρο συγκράτησης τσιπ και να αποτρέψετε το μπλοκάρισμα των τσιπ.
3. Τεχνολογία Ψύξης και Λίπανσης
• Επιλογή ψυκτικού υγρού: Συνιστώμενα μείγματα οξέος λαδιού, θειούχου λαδιού και κηροζίνης ή λαδιού κοπής F43, τα οποία έχουν λειτουργίες λίπανσης και ψύξης.
• Βελτιστοποίηση της μεθόδου ψύξης: Ανοίξτε τα κανάλια ψύξης στην κοπτική άκρη της βρύσης για να βεβαιωθείτε ότι το ψυκτικό υγρό φτάνει απευθείας στην περιοχή κοπής.
• Σχεδιασμός σχισμής ανάσυρσης: Επεκτείνετε το μήκος του στοπ της ουράς του σπειρώματος και ρυθμίστε μια σχισμή ανάσυρσης για να αποτρέψετε το θρυμματισμό του κάτω μέρους της βρύσης.