روش های پرداخت سطح برای میله های تیتانیوم: سنگ زنی ریز، پرداخت بشکه و پرداخت مکانیکی

محدوده و الزامات برای تکمیل سطح میله تیتانیوم

میله‌های تیتانیوم و آلیاژ تیتانیوم نسبت استحکام بالا به وزن- را با مقاومت در برابر خوردگی فوق‌العاده ترکیب می‌کنند، به همین دلیل است که آنها برای بست‌های هوافضا، ایمپلنت‌های جراحی، سخت‌افزار فرآیندهای شیمیایی، اجزای دریایی و محصولات مصرفی ممتاز مشخص شده‌اند. با این حال، سطح{3}}ماشین کاری شده یا ریخته گری شده{4} همچنان دارای یک لایه آلودگی نازک، یک پوسته ساینده-سخت شده و علائم قابل مشاهده ابزار است. پرداخت سطح آن لایه‌ها را حذف می‌کند و پایانی را ایجاد می‌کند که بازرسی پایین‌دست واقعاً اندازه‌گیری می‌کند، خواه سطح روشن تزئینی مورد نیاز باشد یا یک بستر{7}}با زبری کم قبل از آندایز کردن، نیترید کردن یا پوشش دادن.

تیتانیوم در حین تکمیل کاری متفاوت از فولاد ضد زنگ عمل می کند. هدایت حرارتی کم آن گرما را در نقطه تماس متمرکز می کند و میل ترکیبی قوی آن برای اکسیژن و نیتروژن به این معنی است که گرمای بیش از حد یک لایه سطحی سخت و شکننده ایجاد می کند. بخشی که خیلی زود شسته می شود نیز می تواند تیره شود، زیرا لایه اکسید محافظ به طور ناهموار تشکیل می شود. سه مسیر زیر محدوده صنعتی را از حذف ذخایر سنگین تا تکمیل روشن نهایی پوشش می‌دهند و در تولید معمولاً به‌جای انزوا به‌طور متوالی استفاده می‌شوند.

روش 1 - آسیاب ریز با رزین-چرخ های ساینده چسبانده شده

آسیاب ریز اولین مرحله مرسوم است که معمولاً با چرخ‌های ساینده رزینی- با سنگ‌ریزه به تدریج ریزتر انجام می‌شود. سطح را صاف می کند، رسوب، پاشش جوش و پوسته های ریخته گری را از بین می برد و بی نظمی های قطر کوچک را اصلاح می کند. هدف یک سطح صاف و یکنواخت و عاری از گوگ است تا پوشش آینه ای.

گرما را کنترل کنید: فشار تماس شدید دمای سطح را افزایش می‌دهد و اکسیژن را جذب-و ترک خوردگی میکرو{1}}می‌کند.

هرگز در یک موقعیت ساکن نشوید؛ سنگ زنی بیش از حد موضعی حفره هایی ایجاد می کند که پولیش بعدی نمی تواند آنها را پنهان کند.

از اندازه های شن، به عنوان مثال 60، 120، 240 و سپس 400 پایین بیایید و جهت کار را بین مراحل بچرخانید تا خراش های باقی مانده قابل مشاهده باشند.

بین مراحل تمیز کنید و سوراخ کنید، زیرا ذرات ساینده جاسازی شده مرحله پولیش زیر را آلوده می کنند.

به جای فشار آهسته و سنگین، با پاس‌های سبک و سریع-در آخرین سنگ‌ریزه پایان دهید.

یک توالی سنگ زنی که به درستی اجرا شده روی استوک میله معمولاً سطحی را در باند Ra 0.8-3.2 میکرومتر باقی می‌گذارد که یک نقطه شروع عملی برای عملیات تکمیلی است.

روش 2 - تکمیل بشکه (بشکه سنگ زنی)

تکمیل بشکه قطعات کار، مواد ساینده، آب و یک افزودنی مرکب را در یک بشکه چرخان یا ارتعاشی قرار می دهد. حرکت نسبی بین رسانه و قطعات به طور یکنواخت سطح را ساییده می کند، از جمله لبه ها و فرورفتگی هایی که دسترسی به آنها با دست دشوار است.

این فرآیند سه مزیت-شناخته دارد: عدم وجود گرد و غبار معلق در هوا، شدت کار کم و گرمایش انبوه ناچیز، که برای تیتانیوم مناسب است زیرا از افزایش دمای موضعی آسیاب خشک جلوگیری می‌کند. مزایا-حذف انبار آهسته تر، عملیات دسته ای و شعاع لبه است، بنابراین رزوه ها، سطوح آب بندی و قطرهای بحرانی باید در طول چرخه محافظت شوند.

انتخاب رسانه هم بر کارایی و هم ناهمواری نهایی حاکم است:

سرامیکی درشت، متراکم یا آلومینا سریع‌ترین برش را انجام می‌دهد و برای رسوب‌زدایی و سنگ‌زدایی سنگین استفاده می‌شود.

نمرات متوسط ​​حذف موجودی را در برابر کیفیت سطح متعادل می کند و مصالحه معمول تولید است.

مواد ریز، سبک و ترکیبات پولیش، مواد بسیار کمی را حذف می کنند، اما صاف ترین سطح را ارائه می دهند و به مرحله نهایی تعلق دارند.

از آنجایی که فرآیند مرطوب است و دما{0}}کنترل می‌شود، همچنین روشی قابل اعتماد برای تهیه دسته‌های میله‌های کوچک یا ریخته‌گری قبل از عملیات پرداخت است.

روش 3 - پرداخت مکانیکی و مقایسه فرآیند

پولیش مکانیکی از چرخ‌های پارچه‌ای نرم یا برس‌هایی با مشخصات مختلف استفاده می‌کند که با خمیر پولیش ساخته شده برای تیتانیوم شارژ می‌شوند. قبل از پرداخت، لایه آلودگی و لایه سفت شده-باید کاملاً برداشته شوند. در غیر این صورت چرخ فقط یک سطح آسیب دیده را می‌سوزاند و هرگز به پایان مورد نظر نمی‌رسد.

عمل توصیه شده سرعت بالا با فشار سبک است، به طور سیستماتیک در طول میله کار می کند به طوری که هیچ وصله ای بیش از-براق نشود. خمیرهای مبتنی بر آلومینا به طور گسترده روی تیتانیوم استفاده می‌شوند و عبور نهایی با ترکیبی ظریف‌تر ظاهری روشن و یکنواخت ایجاد می‌کند. یک قانون جابجایی برای هر بخش تیتانیوم مرطوب-صیقل داده شده اعمال می‌شود: آن را فوراً آبکشی نکنید، زیرا ابتدا لایه اکسید سطحی باید به طور کامل و یکنواخت تشکیل شود، در غیر این صورت قطعه تغییر رنگ می‌دهد.

مقادیر زبری بالا، محدوده های کارگاهی معمولی برای سه فرآیند هستند. نتیجه واقعی به آلیاژ، شرایط شروع و محیط یا ترکیب انتخاب شده بستگی دارد، بنابراین همیشه باید قبل از ثابت شدن مشخصات تکمیل، یک خط پایه اندازه‌گیری شود.

کنترل فرآیند و عیوب رایج

شناسایی مواد از کنترل فرآیند نیز پشتیبانی می کند. میله تیتانیوم خالص تجاری برای مهندسی عمومی معمولاً به ASTM B348 عرضه می شود، در حالی که تیتانیوم بدون آلیاژ در نظر گرفته شده برای ایمپلنت های جراحی تحت پوشش ASTM F67 قرار می گیرد و این گریدها به دلیل سختی و محدودیت های ناخالصی متفاوت به پرداخت ساینده پاسخ متفاوتی می دهند.

گرمای بیش از حد:تغییر رنگ آبی یا کاهی نشان دهنده دمای بیش از حد است و لایه آسیب دیده به جای صیقل دادن باید برداشته شود.

آلودگی آهن:آهن جمع‌آوری شده از ابزارهای فولادی یا رسانه‌ها باعث ایجاد زنگ زدگی می‌شود، بنابراین ابزار تیتانیوم اختصاصی ترجیح داده می‌شود.

رسانه جاسازی شده:مواد ساینده به دام افتاده در سطح پس از پرداخت نهایی به صورت لکه های تیره ظاهر می شوند.

فیلم اکسید ناهموار:شستشوی زودهنگام پس از پرداخت مرطوب سطحی خالدار و تیره به جا می گذارد.

خراش های باقی مانده:معمولاً به دلیل پرش از یک مرحله سنگ ریزه یا تغییر جهت کار خیلی دیر در دنباله ایجاد می شود.

راستی‌آزمایی معمولاً با بازرسی بصری تحت نور کنترل‌شده به‌علاوه اندازه‌گیری زبری با نرخ نمونه‌برداری توافق شده، با تکرار اندازه‌گیری در هر ناحیه که تغییر رنگ یا تغییر بافت را نشان می‌دهد، انجام می‌شود.

سوالات متداول

س: کدام روش پولیش باید ابتدا روی میله تیتانیوم استفاده شود؟
برای صاف کردن سطح و از بین بردن رسوب، آسیب و ریخته گری پوست، ابتدا سنگ زنی ریز انجام می شود. تکمیل بشکه یا پرداخت مکانیکی سپس آن سطح را به زبری مورد نیاز اصلاح می کند.

س: چرا یک قسمت تیتانیوم صیقلی گاهی اوقات تیره می شود؟
قبل از شستن، باید{0}}تیتانیوم صیقلی مرطوب را تا زمانی که لایه اکسید سطحی کاملاً تشکیل شود، رها کنید. شستشو بلافاصله آن فیلم را قطع می کند و سطحی تیره یا خالدار ایجاد می کند.

س: آیا تکمیل بشکه می تواند جایگزین پرداخت دستی شود؟
می تواند جایگزین سنگ زدایی و رسوب زدایی سنگین شود و می تواند یک روکش ساتن یکنواخت ارائه دهد، اما به بالاترین براقیت نمی رسد و لبه های تیز را گرد می کند، بنابراین ابعاد بحرانی باید پوشانده شوند.

س: چه زبری پس از پرداخت مکانیکی واقعی است؟
سطح آماده شده به خوبی-معمولاً به حدود 0.05-0.2 میکرومتر Ra می رسد. شرایط شروع بیشتر از زمان پرداخت اهمیت دارد، بنابراین مرحله آسیاب زودتر نتیجه را تعیین می کند.

س: چرا دمای سنگ زنی باید با دقت کنترل شود؟
تیتانیوم رسانایی حرارتی کمی دارد، بنابراین گرما در نقطه تماس باقی می‌ماند و اکسیژن و نیتروژن را جذب می‌کند-. لایه سطح سخت حاصل شکننده است و باید آسیاب شود که باعث هدر رفتن مواد می شود.

س: آیا درجه آلیاژ روش پرداخت را تغییر می دهد؟
بله گریدهای خالص تجاری به ASTM B348 و گریدهای ایمپلنت به ASTM F67 نرم تر و مستعد لک هستند، در حالی که گریدهای آلیاژی مقاومت بیشتری در برابر برداشتن ذخایر دارند، بنابراین محیط و فشار باید متناسب با آن تنظیم شوند.