Gia công hợp kim titan, siêu hợp kim và vật liệu phi kim loại
1. Gia công hợp kim titan
Hợp kim titan được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực hàng không vũ trụ, y tế và y sinh do tỷ lệ độ bền-trên-trọng lượng cao, khả năng chống ăn mòn và khả năng tương thích sinh học. Tuy nhiên, chúng được phân loại là những vật liệu khó--gia công vì tính dẫn nhiệt thấp, khả năng phản ứng hóa học cao và xu hướng-làm cứng.
Kỹ thuật gia công chính:
Phay CNC: Dao phay ngón cacbua tốc độ cao- thường được sử dụng. Chiến lược phay động giúp giảm sự tích tụ nhiệt và mài mòn dụng cụ. Ví dụ, tốc độ trục chính lên tới 18.000 vòng/phút có thể đạt được dung sai ±0,02 mm ở titan cấp 5.
Quay: Yêu cầu thiết lập cứng nhắc và các công cụ sắc bén. Phương pháp tiện động được sử dụng để ổn định lực cắt và tránh rung lắc, đặc biệt là trong các bộ phận titan dẻo.
Khoan và nhàm chán: Việc sử dụng mũi khoan cacbua sắc bén, chất làm mát áp suất-cao ( Lớn hơn hoặc bằng 70 bar) và tốc độ tiến dao thấp là điều cần thiết để tránh quá nhiệt và đảm bảo độ chính xác về kích thước.
Phay xoắn ốc: Hiệu quả cho các nguyên công gia công thô, phân bổ áp lực cắt đồng đều và giảm mài mòn dụng cụ.
Gia công 5 trục: Cho phép tạo ra các hình dạng phức tạp và giảm thời gian thiết lập, đặc biệt hữu ích trong sản xuất bộ phận cấy ghép y tế và hàng không vũ trụ.
Chất làm mát và dụng cụ:
Ưu tiên sử dụng chất làm mát nhũ tương hoặc tổng hợp có độ bôi trơn cao.
Cung cấp chất làm mát bên trong và bộ phận giảm rung-làm giảm độ rung của dụng cụ giúp cải thiện độ bóng bề mặt và tuổi thọ của dụng cụ.
Giá đỡ giảm chấn kết hợp có thể giảm độ rung tới 40%, cho phép hoàn thiện-giống như gương trên các bộ phận có thành-có thành mỏng.
2. Gia công siêu hợp kim (ví dụ: GH4169, GH2747)
Siêu hợp kim, đặc biệt là hợp kim gốc niken-như GH4169 và GH2747, rất quan trọng trong-các ứng dụng nhiệt độ cao như tua bin khí, động cơ phản lực và các bộ phận hàng không vũ trụ. Chúng thể hiện khả năng chống rão, chống oxy hóa và độ bền tuyệt vời ở nhiệt độ cao nhưng cực kỳ khó gia công.
Những thách thức chính:
Lực cắt và nhiệt độ cao
Dụng cụ bị mòn nhanh do quá trình làm cứng
Độ dẫn nhiệt thấp dẫn đến tập trung nhiệt ở cạnh dụng cụ
Chiến lược gia công:
Vật liệu dụng cụ: Sử dụng các dụng cụ cacbit, gốm hoặc boron nitrit khối (CBN) được phủ
Tốc độ cắt thấp: Để giảm sinh nhiệt
Chất làm mát áp suất cao-: Cần thiết cho việc sơ tán và làm mát chip
Cài đặt ổn định: Đồ gá cứng và phần nhô ra của dụng cụ ngắn để giảm thiểu độ rung
Kỹ thuật xử lý:
Tiện và Phay: Thường được thực hiện trong các điều kiện được kiểm soát với đường chạy dao và dòng chất làm mát được tối ưu hóa
Rèn và xử lý nhiệt: Trước khi gia công, các siêu hợp kim thường được rèn ở nhiệt độ cao (ví dụ: 950–1300 độ) và trải qua quá trình xử lý dung dịch + lão hóa để nâng cao khả năng gia công và tính chất cơ học
Mô phỏng và tối ưu hóa: Mô hình phần tử hữu hạn (ví dụ: DEFORM) được sử dụng để dự đoán các trường nhiệt độ và biến dạng trong quá trình rèn và gia công
3. Gia công vật liệu phi kim loại
Các vật liệu phi kim loại như nhựa, gốm sứ, thủy tinh và vật liệu tổng hợp ngày càng được sử dụng nhiều trong các ngành hàng không vũ trụ, điện tử và y tế do đặc tính nhẹ, chống ăn mòn và phù hợp của chúng.
Vật liệu phi kim loại phổ biến:
Nhựa: ABS, polycarbonate, PEEK, PTFE
Gốm sứ: Alumina, zirconia, cacbua silic
Thủy tinh: Thạch anh, thủy tinh quang học
vật liệu tổng hợp: Sợi carbon, sợi thủy tinh, cán mỏng
Kỹ thuật gia công:
Gia công CNC: Phay và tiện có độ chính xác cao-với các công cụ được phủ kim cương-hoặc cacbua
Cắt Laser: Đặc biệt dành cho nhựa và vật liệu tổng hợp
Gia công siêu âm: Dành cho các vật liệu cứng và giòn như gốm sứ
Cắt tia nước: Thích hợp cho các vật liệu nhạy cảm với nhiệt-
Những cân nhắc chính:
Lựa chọn công cụ: Phải tránh nhiệt độ quá cao và làm tan chảy vật liệu
làm mát: Chất làm mát bằng không khí hoặc chất lỏng để tránh hư hỏng do nhiệt
Cố định: Kẹp nhẹ nhàng để tránh nứt hoặc biến dạng
Bề mặt hoàn thiện: Thường yêu cầu-xử lý hậu kỳ như đánh bóng hoặc phủ
Ứng dụng:
Bộ phận nhựa: Vỏ, chất cách điện, thiết bị y tế
Gốm sứ: Chất cách điện, dụng cụ cắt, cấy ghép y sinh
Thủy tinh: Linh kiện quang học, tấm hiển thị
vật liệu tổng hợp: Tấm hàng không vũ trụ, phụ tùng ô tô
