13. septembrī Apple izlaida mobilo tālruņu sēriju iPhone 15. Jāpiemin, ka šī ir pirmā reize, kad viedtālruņos parādās titāna sakausējuma rāmji.
Titāna sakausējums ir viegls, izturīgs pret koroziju un augstas stiprības materiāls. Lietojot viedtālruņos, tas var uzlabot tālruņa kopējo izturību, izturību pret kritieniem un izturību pret skrāpējumiem. Tomēr titāna sakausējums ir grūti apstrādājams materiāls, un titāna sakausējuma rāmju ieviešana ir arī izaicinājums CNC tehnoloģijā.
Kāpēc mēs domājam, ka titāna sakausējums ir grūti apstrādājams materiāls? Uzzināsim par ar to saistītajām griešanas apstrādes īpašībām.
01
"Siltums" ir "vaininieks", kas apgrūtina titāna sakausējumu apstrādi
Griešanas spēks, apstrādājot titāna sakausējumus, ir tikai nedaudz lielāks nekā tādas pašas cietības tēraudam, taču titāna sakausējumu apstrādes fizikālās parādības ir daudz sarežģītākas nekā tērauda apstrādē, tāpēc titāna sakausējumu apstrāde saskaras ar milzīgām grūtībām.
Lielākajai daļai titāna sakausējumu siltumvadītspēja ir ļoti zema, tikai 1/7 tērauda un 1/16 alumīnija. Tāpēc siltums, kas rodas titāna sakausējuma griešanas laikā, netiks ātri pārnests uz apstrādājamo detaļu vai noņemts ar skaidām, bet gan tiks koncentrēts griešanas zonā. Radītā temperatūra var pārsniegt 1000 grādus, izraisot instrumenta griešanas malas ātru nolietošanos, plaisāšanu un veidošanos. Uzbūvētā mala, strauji nolietota griešanas mala, rada vairāk siltuma griešanas zonā, vēl vairāk saīsinot instrumenta kalpošanas laiku.
Augstā temperatūra, kas rodas griešanas procesā, iznīcina arī titāna sakausējuma detaļu virsmas integritāti, kā rezultātā samazinās detaļu ģeometriskā precizitāte un rodas sacietēšanas parādība, kas nopietni samazina to noguruma izturību.
Titāna sakausējumu elastība var būt labvēlīga detaļu veiktspējai, taču griešanas procesā sagataves elastīgā deformācija ir svarīgs vibrācijas cēlonis. Griešanas spiediens liek "elastīgajai" sagatavei attālināties no instrumenta un atsit, izraisot berzi starp instrumentu un apstrādājamo priekšmetu, kas pārsniedz griešanas darbību. Berzes procesā rodas arī siltums, kas saasina titāna sakausējumu sliktās siltumvadītspējas problēmu.
Šī problēma ir vēl nopietnāka, apstrādājot plānsienu vai gredzenveida detaļas, kuras viegli deformējas. Nav viegli apstrādāt titāna sakausējuma plānsienu detaļas līdz paredzamajai izmēru precizitātei. Tā kā, kad instruments atgrūž sagataves materiālu, plānās sienas lokālā deformācija ir pārsniegusi elastības diapazonu un rada plastisku deformāciju, materiāla izturība un griešanas punkta cietība ievērojami palielinās. Šajā laikā sākotnēji noteiktais griešanas ātrums kļūst pārāk liels, vēl vairāk izraisot ātru instrumenta nodilumu.
02
Procesu zinātība titāna sakausējumu apstrādei
Pamatojoties uz izpratni par titāna sakausējumu apstrādes mehānismu un pievienojot iepriekšējo pieredzi, galvenā titāna sakausējumu apstrādes procesa zinātība ir šāda:
(1) Izmantojiet ieliktņus ar pozitīvu leņķa ģeometriju, lai samazinātu griešanas spēku, griešanas siltumu un sagataves deformāciju.
(2) Uzturiet pastāvīgu padevi, lai izvairītos no sagataves sacietēšanas. Griešanas procesa laikā instrumentam vienmēr jābūt padeves stāvoklī. Radiālajam griešanas apjomam ae frēzēšanas laikā jābūt 30% no rādiusa.
(3) Izmantojiet augstspiediena un augstas plūsmas griešanas šķidrumu, lai nodrošinātu apstrādes procesa termisko stabilitāti un novērstu sagataves virsmas deģenerāciju un instrumenta bojājumus, ko izraisa pārmērīga temperatūra.
(4) Turiet asmeņu malu asu. Neasi instrumenti izraisa siltuma uzkrāšanos un nodilumu, kas var viegli izraisīt instrumenta atteici.
(5) Apstrādājiet titāna sakausējumus pēc iespējas mīkstākā stāvoklī, jo pēc dzēšanas materiāls kļūst grūtāk apstrādājams, un termiskā apstrāde palielina materiāla izturību un palielina asmens nodilumu.
(6) Izmantojiet lielu instrumenta gala loka rādiusu vai slīpumu, lai griešanai ievietotu pēc iespējas vairāk instrumenta malas. Tas samazina griešanas spēku un karstumu katrā punktā un novērš lokālu lūzumu. Frēzējot titāna sakausējumu, starp griešanas parametriem griešanas ātrumam ir vislielākā ietekme uz instrumenta kalpošanas laiku vc, kam seko instrumenta radiālā saķere (frēzēšanas dziļums) ae.
03
Sāciet ar asmeņiem, lai atrisinātu titāna apstrādes problēmas
Asmens rievas nodilums, kas rodas, apstrādājot titāna sakausējumus, ir vietējais aizmugures un priekšpuses nodilums griešanas dziļuma virzienā. To bieži izraisa iepriekšējās apstrādes atstātais sacietējušais slānis. Ķīmiskā reakcija un difūzija starp instrumentu un sagataves materiālu apstrādes temperatūrā, kas pārsniedz 800 grādus, arī ir viens no rievu nodiluma cēloņiem.
Jo apstrādes procesā apstrādājamā priekšmeta titāna molekulas uzkrājas asmens priekšā un tiek "piemetinātas" pie asmens augstā spiedienā un augstā temperatūrā, veidojot apbūvētu malu. Kad iebūvētā mala atdalās no griešanas malas, tā paņem līdzi ieliktņa karbīda pārklājumu, tāpēc titāna apstrādei ir nepieciešami īpaši ieliktņu materiāli un ģeometrijas.
04
Instrumenta struktūra piemērota titāna apstrādei
Titāna sakausējuma apstrādes uzmanības centrā ir siltums. Lai ātri noņemtu siltumu, uz griešanas malas nekavējoties un precīzi jāizsmidzina liels daudzums augstspiediena griešanas šķidruma. Tirgū ir unikālas frēžu konstrukcijas, kas īpaši paredzētas titāna sakausējuma apstrādei.
