סיבות מדוע סגסוגות טיטניום קשה למכונה

סגסוגת טיטניום, עם היתרונות הייחודיים שלה, תופסת עמדה חשובה בתחום תעופה, תעופה וחלל, רפואה ואחרים, והיא גם עלתה בתחום האלקטרוניקה הצרכנית של 3C בשנתיים האחרונות, והיא משמשת בגוף ובחלקים מבניים של מספר סמארטפונים מתקדמים חמים.

סגסוגת טיטניום צפויה להפוך למגמה חדשנית בחומרי האלקטרוניקה הצרכנית בגלל משקל קל, חוזק גבוה ומרקם טוב, שיכולים לעזור בשיפור העיצוב של הסמארטפונים ולהפחית משמעותית את משקל הגוף. עם זאת, התכונות הקשות למכונות של סגסוגות טיטניום תמיד הפריעו למהנדסים וטכנאים.

קשיי עיבוד סגסוגת טיטניום המוצגים כבללו:

1. ריכוז טמפרטורה

לרוב סגסוגות הטיטניום יש מוליכות תרמית נמוכה מאוד, רק 1\/7 מפלדה, 1\/16 מאלומיניום ו- 1\/25 של נחושת. כתוצאה מכך, החום שנוצר בתהליך החיתוך אינו מתפזר בקלות ומרוכז באזור החיתוך. טמפרטורות קצה יכולות לעלות ל 1000 מעלות, מה שמוביל ללבוש כלים מהיר, פיצוח והצטברות שבבים, קיצור חיי כלי.

הטמפרטורה הגבוהה החיתוך מרוכזת בקצה הכלי, מה שמקשה על פיזור החום והכלי שברירי. הטמפרטורה הגבוהה הורסת גם את שלמות השטח של חלקי סגסוגת טיטניום, מפחיתה את הדיוק הגיאומטרי של החלקים וגורמת להתקשות בעבודה, מה שמפחית ברצינות את כוח העייפות שלהם.

2. זיקה חזקה

לסגסוגות טיטניום יש זיקה טובה ונוטים ליצור שבבים ארוכים ורציפים במהלך סיבוב וקידוחים. שבבים אלה יכולים לעטוף את הכלי ולהפריע לתפקודו. כאשר עומק החיתוך גדול מדי, קל לגרום לסכין להידבק, לשרוף או לשבור.

יתרון הזיקה הוא בעל ערך באזורים רבים, כמו למשל במשאבות יונים בהן טיטניום משמש כצלחת הקתודה. כאשר אטומי טיטניום מפזרים על הקיר הפנימי של צינור האנודה, הם מסוגלים לספוג מולקולות גז, ויוצרות סביבת ואקום גבוהה במיוחד.

3. עיוות אלסטי

המודולוס האלסטי של סגסוגות טיטניום נמוך יחסית. לדוגמה, המודולוס האלסטי של TC4 הוא רק 110GPA, ואילו זה של 45 פלדה היא 210GPA. המודולוס האלסטי של נירוסטה כמו 303, 304 ו- 316 הוא גם בסביבות 200 גרם. בעת עיבוד סגסוגות טיטניום, עיוות אלסטי נוטה להתרחש, במיוחד בעת עיבוד חלקים דקים או בצורת טבעת. כאשר מעובדים חלקים בעלי קירות דקים, עיוות מקומי עולה על הטווח האלסטי והעיוות הפלסטי מתרחש, והחוזק והקשיות של החומר בנקודת החיתוך גדלים משמעותית.

לחץ חיתוך גורם לחומר העבודה להתעוות ולריבאונד אלסטית, להגדיל את החיכוך בין הכלי לחומר העבודה, לייצר חום נוסף ולהחמיר את הבעיה של מוליכות תרמית לקויה של סגסוגות טיטניום.

4. רטט

האלסטיות של סגסוגות טיטניום עשויה להועיל בביצועים חלקיים, אך היא הופכת לגורם מרכזי לרטט במהלך תהליך החיתוך. הרטט שנוצר על ידי עיבוד סגסוגת טיטניום הוא פי 10 מזה של פלדה. מכיוון שחום החיתוך מרוכז בחלק החיתוך, ייצרו שבבי זיגזג, וכתוצאה מכך תנודות בכוח חיתוך.