בשל משקלו הנמוך, העמידות הגבוהה והחוזק הגבוה שלו, טיטניום הוא חומר המשמש במגוון רחב של יישומים במגזרים, כולל רכב, תעופה וחלל, ימית וצבא. בגלל הקשיות והחוזק שאין שני להם, היא מדורגת באופן עקבי כאחד מסוגי המתכת הנחשקים ביותר בעולם. מכיוון שיש לה מקדם חיכוך נמוך ועמידות בפני שחיקה רבה, המתכת היא בחירה מצוינת ליישומים הנתונים לרמות מתח גבוהות. קשה לעצב מתכת זו באמצעות טכניקות עיבוד קונבנציונליות בשל תכונותיה יוצאות הדופן, הכוללות דרגת קשיות גבוהה ומוליכות תרמית ירודה.
השימוש בעיבוד שבבי מבוקר מספרי ממוחשב (CNC), הליך מדויק המאפשר לחתוך טיטניום לצורות וגדלים מסובכים תוך שמירה על סובלנות ספציפית, הופך לרלוונטי בשלב זה. מדובר בהליך מיוחד שיש לבצע בזהירות רבה כדי להגיע לדיוק הגבוה ביותר האפשרי.
התזת חרוזים, ציפוי אבקה ואלקטרופורזה הם כולם הליכים המספקים תוצאות מצוינות כאשר מיושמים על טיטניום. טיטניום הוא חומר נוח כמעט לכל שיטות גימור פני השטח. ייתכן שלטיטניום אין את מידת יכולת העיבוד הגבוהה ביותר בהשוואה למתכות אחרות. ובכל זאת, יש לו איזון מצוין בין יכולתו להיווצר לבין הביצועים שלו ביישומים מכניים.
פיתוח וייצור רכיבים העשויים מטיטניום אינם בהכרח ברי השוואה לתכנון וייצור רכיבים העשויים מאלומיניום או רכיבים המיוצרים מחומרים בעלות נמוכה. בנוסף, חלקי טיטניום יקרים בערך פי עשרה מחסרי אלומיניום מ-6061, כך שתרצה להיות בטוח שהחלקים שאתה יוצר הם מושלמים בפעם הראשונה.
מאמר זה מציג את היסודות של עיבוד CNC טיטניום, המכסה נושאים כמו היתרונות של עיבוד CNC טיטניום, המניע מאחורי טיטניום עיבוד CNC, היישומים המתאימים ביותר, השלכות עיבוד ואפשרויות גימור פני השטח הזמינות.
מבוא לטיטניום
מתכת טיטניום, המסומנת בסמל Ti ומיוחסת למספר האטומי 22, היא מתכת מעבר מבריקה שצבעה כסף. יש לו צפיפות נמוכה וחוזק מעולה. היא בין המתכות החזקות ביותר בזכות חוזק העייפות המדהים שלה, עמידות מעולה בפני קורוזיה ומשקלה הנמוך. הוא משמש לעתים קרובות בתעופה, שירותי בריאות, הכוחות המזוינים, כוח גרעיני ותעשיית הנפט. בשימוש נרחב בייצור, טיטניום בדרך כלל מסוגגת עם יסודות אחרים, כולל ברזל, אלומיניום ונדיום.
היתרונות של עיבוד CNC טיטניום
טיטניום מייצג את אחת המתכות שעשויות להימצא בשפע הגדול ביותר בקרום כדור הארץ. המאפיינים הבאים של מתכת זו תורמים לפופולריות של עיבוד CNC טיטניום בקרב העסקים איתם אנו עובדים במגזר.
- טיטניום היא מתכת עמידה בפני קורוזיה, תואמת ביולוגית לאורגניזמים חיים ואינה רעילה. בגלל שני המאפיינים הללו, זוהי אפשרות מצוינת לשימוש בתחום הרפואי.
- רכיבי הטיטניום אינם מגנטיים ובעלי יחס חוזק-משקל גדול יותר מאשר מתכות אחרות.
- מתכת זו אינה מציגה תכונות מגנטיות ובעלת עמידות גבוהה לחמצון.
- טיטניום היא מתכת רב-תכליתית הניתנת לניוד בקלות עם יסודות אחרים כגון ברזל, ונדיום, מוליבדן, אלומיניום וניקל ליצירת רכיבי מתכת עמידים.
- העובדה שניתן למחזר את המתכת ללא הגבלת זמן הופכת אותה לחומר טוב לסביבה.
- מכיוון שהטיטניום כל כך עמיד, רכיבים בעיבוד CNC משמשים לעתים קרובות ביישומים שבהם החלקים עשויים להיות נתונים לתנאים עוינים.
למה לשקול טיטניום מכונת CNC?
עיבוד CNC הוא כמעט תמיד טכנולוגיית הייצור המעולה לשימוש כדי להשיג את רכיבי הטיטניום המדויקים והחסכוניים ביותר. בואו נסתכל על אפשרויות אחרות שיעזרו לכם להבין מדוע.
יציקת רכיבי טיטניום היא שיטת ייצור ייחודית. הסיבה לכך היא שחמצן וטיטניום חם מגיבים באלימות בשילוב. חומרים עקשנים רבים המשמשים ליציקה כוללים כמויות זעירות של חמצן.
השימוש ביציקת גרפיט נגועה, הכוללת יציקת גרפיט נטול חמצן, הוא פתרון עוקף שניתן להשתמש בו; עם זאת, הדבר גורם לייצור של רכיבים עם חספוס משטח מחוספס מאוד שאינו מתאים לרוב היישומים הרפואיים, האווירונאוטיים והתעשייתיים. שיטת יציקת השעווה האבודה עשויה לשמש גם לייצור רכיבי טיטניום; עם זאת, לשם כך, נדרש תא ואקום.
השימוש בייצור תוסף או הדפסת תלת מימד לייצור רכיבי טיטניום הוא חלופה עדכנית יותר. ישנם כמה תהליכי הדפסה תלת-ממדיים שונים המסוגלים לעבד חומרי הדפסה תלת-ממדיים טיטניום, כולל התכת לייזר סלקטיבית, התכת קרן אלקטרונים והשקעת אנרגיה ישירה. למרבה הצער, ציוד הדפסת תלת מימד זה יקר למדי, ומגזרים רבים טרם אישרו את השימוש בטיטניום מודפס בתלת מימד עבור פריטים לשימוש קצה הזקוקים לרמת בטיחות גבוהה.
בהשוואה לאפשרויות האחרות, עיבוד CNC הוא שיטה יעילה לייצור רכיבי טיטניום שהיא גם בטוחה, גמישה וזולה.
דברים שצריך להבין בעת עיבוד טיטניום
טיטניום הוא חומר פנטסטי שניתן להשתמש בו במגוון רחב של הקשרים, ובכל זאת, יש לו סט משלו של איכויות ייחודיות שיש לקחת בחשבון לאורך תהליך עיבוד CNC. בעת עיבוד טיטניום, כמה דברים שכדאי לזכור הם כדלקמן:
הצטברות חום
לסגסוגות טיטניום יש קשיות גבוהה יותר מאשר חומרים אחרים בעיבוד נפוץ, כגון סגסוגות אלומיניום. בשל כך, בלאי גבוה יותר של הכלים והצטברות חום מוגברת באתר המגע הן שתיהן תוצאות אפשריות.
בגלל הקשיות המוגברת של סגסוגות טיטניום מסוימות, ייתכן שיהיה צורך להאט את הסל"ד של מכונת ה-CNC כאשר עומס השבב גדל. בנוסף להפחתת העומס על כלי החיתוך שלך, נוזל קירור בלחץ גבוה עשוי לסייע בייצור רכיבי טיטניום באיכות טובה יותר.
גם אם קיימת אפשרות שפחות חום עשוי להיווצר מצורות מסוימות טהורות מבחינה כלכלית של טיטניום (דרגות 1-2), עדיין יש ליישם אמצעי בטיחות.
מַרגִיז
התפרצות וקצה בנוי הן שתי בעיות שכיחות יותר עם טיטניום טהור מאשר עם סגסוגות טיטניום.
טיטניום דרגות 1-2 נוטות להיות דביקות במהלך תהליך העיבוד, מה שעלול לגרום להן להיצמד לכלי החיתוך. עם זאת, סיכון זה עשוי להיות מופחת על ידי שימוש בנוזל קירור בלחץ גבוה והבטחת הסרת השבבים מתרחשת במהירות האפשרית.
אם לא תטפל בבעיה זו, זה עלול להחמיר את בעיית הצטברות החום, מה שיזרז את תהליך הפיכת כלי החיתוך פחות יעילים.
מחזיקי עבודה
טיטניום וסגסוגות שניתן לעבד ממנו פחות גמישים ממתכות אחרות בשימוש נפוץ. כתוצאה מכך, עיבוד CNC של חומרים אלה דורש אחיזה איתנה יותר.
בנוסף להקמת מכונה קשיחה, זה עשוי להיות יתרון לשמור על הכלי במצב של תנועה מתמשכת מבלי לגרום לחיתוך להיפסק.
גימורי שטח זמינים עבור טיטניום מעובד
כדי לשפר את המאפיינים הפונקציונליים והאסתטיים עבור חלקי טיטניום בעיבוד CNC, בדרך כלל מגיע עם מגוון רחב של פעולות גימור משטח כולל:
- ציפוי אבקה
- פיצוץ חרוזים
- מֵרוּט
- צִיוּר
- הַחלָקָה
- אלקטרופורזה
- כרומינג
- הַברָשָׁה
- מתכת
- ציפוי PVD
דרגות עיקריות של חומרי טיטניום
| כיתה | יכולת צורה | כוח | עמידות בפני קורוזיה | יישומים |
| 1 | גָבוֹהַ | נָמוּך | גָבוֹהַ | מחליפי חום, רכיבי שלדת אוויר, צינורות מעבה, כלי קריוגניים |
| 2 | גָבוֹהַ | בינוני | גָבוֹהַ | תעשייה רפואית, תעופה וחלל, ימית |
| 3 | בינוני | גָבוֹהַ | גָבוֹהַ | מנועי מטוסים, מסגרות אוויר |
| 4 | בינוני | גָבוֹהַ | גָבוֹהַ | רפואי, הידראוליקה, מסגרות אוויר, מנועי מטוסים |
| 5 (6AL-4V) | גָבוֹהַ | בינוני | גָבוֹהַ | מנועי טורבינה, תעופה וחלל |
Runsom – יצרן עיבוד שבבי טיטניום CNC
רנסום הוא מומחה המתמחה ב עיבוד CNC טיטניום, ואנחנו מציעים איכות גבוהה שירותי עיבוד שבבי CNC במחירים תחרותיים עבור תעשיות ייצור רחבות ברחבי העולם. בין אם מדובר בחתיכה אחת של אב טיפוס לבדיקות פונקציונליות או בהפקות ייצור קטנות עד גדולות, אנו יכולים להתמודד בצורה גמישה בהתאם לדרישות הקריטיות של הלקוחות. פשוט שלח את קבצי ה-CAD והשרטוטים שלך באינטרנט ותקבל הצעת מחיר מהירה תוך 24 שעות כדי לדעת עד כמה מדהימה יכולת העיבוד הטיטניום המותאם אישית שלנו.
מאמרים נוספים שאתה עשוי להתעניין בהם:
