تتميز سبائك التيتانيوم بالقوة، ولكن من الصعب تصنيعها، وخاصةً الأجزاء الرقيقة من الألواح-. يؤدي قطعها بسهولة إلى تشوه الإجهاد وعدم دقة الأبعاد، مما يسبب الصداع للكثيرين! لا داعي للذعر، يمكن لمجموعة من التقنيات حل هذه المشكلة: ضبط مسارات الطحن EDM وCNC السلكية، وتحسين خطط التشغيل الآلي، واستخدام تركيبات تحديد المواقع + قطع الحلقة المغلقة- لتحسين صلابة الجزء، وتقليل التشوه عند مصدره وضمان جودة المنتج المتسقة!
1. مقدمة
تستخدم سبائك التيتانيوم على نطاق واسع في الفضاء الجوي بسبب قوتها العالية ومقاومتها للتآكل ومقاومة الحرارة والصلابة. تشمل عيوبها ضعف التوصيل الحراري وصعوبة المعالجة العالية.
يبلغ طول الجزء الضلع من سبائك التيتانيوم 43 مم، وعرضه 25 مم، وسمكه 3.5 مم. يتم طحن السماكة والتجويفين الداخليين باستخدام الحاسب الآلي، في حين يتم تشكيل الأضلاع الثمانية بواسطة سلك EDM، مما يضمن عرض الضلع بـ (0.3±0.05) مم وتماثل 0.05 مم مع التجاويف الداخلية. يتم تصنيف هذا على أنه جزء من الضلع -جيد. تمت معالجة عشرة أجزاء في البداية وفقًا لوثائق العملية. وجد موظفو التفتيش أن أربعة أجزاء بها مشاكل في عرض الأضلاع وتناسقها، مما أدى إلى فشلها في تلبية متطلبات التصميم.
2. تحليل السبب الجذري
تتطلب وثائق العملية الأصلية سمكًا للمادة الخام يبلغ 5 مم. ومع ذلك، نظرًا لقيود المخزون، لم تتوفر سوى مواد خام بسمك 18 مم. لذلك، كان مطلوبًا أن يكون الحجم الفارغ 250 مم × 80 مم بسمك 18 مم، كما هو موضح في الشكل 1. تمت إضافة عملية EDM سلكية لتقسيم سمك المادة إلى قسمين (انظر الشكل 2)، مما أدى إلى أن يبلغ سمك كل قطعة 9 مم. تم بعد ذلك تشكيله بسمك 3.5 مم باستخدام الطحن باستخدام الحاسب الآلي. أثناء الطحن باستخدام الحاسب الآلي، استخدم المشغل طريقة تثبيت ظرف الفراغ (انظر الشكل 3). تم أولاً طحن سطح واحد بدقة، مما أدى إلى إزالة بدل 3 مم. تم بعد ذلك قلب الجزء من أجل الشفط، وتم طحن السطح الثاني حتى يصل سمكه إلى 3.5 مم. وأخيرا، تم تشكيل التجويف الداخلي في منتصف الجزء.
الشكل 1. فارغ
الشكل 2. انقسام فارغ إلى قسمين
الشكل 3. لقط كوب الشفط الفراغي
يتم ترتيب عشرة أجزاء صغيرة على كل قطعة من المادة (انظر الشكل 4). يتم حفر ثقب ملولب بسلك 3 مم في أحد طرفي كل صف من الأجزاء، ومن ثم تتم معالجة الأجزاء بواسطة سلك EDM.
الشكل 4. تخطيط الجزء
قبل المعالجة، يقوم مشغل EDM السلكي بفحص استواء المادة ويكتشف تشوه الإجهاد (انظر الشكل 5)، بحد أقصى للتشوه يبلغ 3.05 مم. استخدام لوحة التثبيت للقطع، نظرًا لوجود فتحة لولبة واحدة فقط-لسلك، يتم ربط كل جزء صغير ببعضه البعض بعد القطع. يتم قطع المادة، وبالتالي، تحت الضغط، يحدث تشوه المادة أثناء المعالجة (انظر الشكل 6)، مما يتسبب في تجاوز عرض ضلع الجزء المسموح به، وبالتالي التأثير على التماثل مع التجويف الداخلي.
الشكل 5. تشوه المواد قبل القطع
الشكل 6. تشوه المواد بعد القطع
3. اتخاذ التدابير الفعالة
كشف التحليل أن المشكلة الرئيسية كانت تشوه المادة بسبب الإجهاد. تولد مواد سبائك التيتانيوم حرارة القطع أثناء التصنيع. تبدد المادة الحرارة ببطء، وكلما تمت إزالة المزيد من البدل، زاد التشوه. ولا يمكن حل هذه المشكلة إلا بتغيير طريقة القطع [1]. تم تحسين مخطط المعالجة الأصلي من خلال اتخاذ الإجراءات الفعالة التالية.
1) استبدال الضغوط العالية بالضغوط المنخفضة. في الطحن باستخدام الحاسب الآلي، كلما زاد حجم القطع المسموح به، زاد الضغط وزاد تشوه المادة. تم تغيير عملية قطع الأسلاك للمواد الخام من تقسيمها إلى جزأين إلى تقسيمها إلى ثلاثة أجزاء (انظر الشكل 7)، بحيث كان سمك كل قطعة من المواد حوالي 6 مم، مما قلل بشكل كبير من السماح بالتصنيع باستخدام الحاسب الآلي الطحن وبالتالي تقليل تشوه المواد.
الشكل 7: تقسيم الفراغ إلى ثلاثة أجزاء
2) تغيير طريقة تثبيت الطحن باستخدام الحاسب الآلي. عند معالجة السُمك في الطحن باستخدام الحاسب الآلي، تم تغيير طريقة تثبيت ظرف الفراغ إلى طريقة التثبيت العلوي الجانبي - [2] (انظر الشكل 8). من خلال قلب الجزء بشكل متكرر وطحن كلا الجانبين، كانت كمية القطع أقل من أو تساوي 0.2 مم في كل مرة، مما يضمن أن السمك يلبي متطلبات الرسم ويقلل من تشوه تصنيع المواد. وفقًا للحساب، بعد الطحن باستخدام الحاسب الآلي، طالما يتم التحكم في تشوه قطعة المادة بأكملها في حدود 0.5 مم، يمكن تلبية متطلبات التسطيح لجزء صغير واحد. قام المشغل بمعالجة الأجزاء وفقًا للطريقة الأمثل، وقام بفحصها أثناء معالجتها للتأكد من أن التسطيح أقل من أو يساوي 0.2 مم.
الشكل 8: التثبيت الجانبي-العلوي
3) قم بعمل أدوات خاصة لزيادة عدد فتحات ربط الأسلاك-. في عملية قطع الأسلاك، لمنع تشوه المواد أثناء المعالجة، تمت زيادة عدد فتحات ربط الأسلاك- إلى 10، مما يضمن أن كل جزء ضلع به فتحة ربط مستقلة- للأسلاك، والتي يتم تشكيلها بعد ذلك في خطوة واحدة بواسطة الطحن باستخدام الحاسب الآلي لضمان الاتساق. تم تصنيع أدوات قطع الأسلاك، وتم وضع قطعة العمل على لوحة الأدوات عن طريق وضع المسامير (انظر الشكل 9). تمت معالجة كل ضلع بشكل مستقل، دون قطع بعضها البعض، مما يزيد من صلابة المواد ويقلل تشوه الأجزاء [3].
الشكل 9: وضع قطعة العمل على لوحة الأدوات عن طريق وضع المسامير
4 التحقق من التأثير
تمت معالجة 20 جزءًا وفقًا للمخطط المحسن. بعد الاختبار بواسطة معدات الاختبار الاحترافية، فإن عرض الضلع وتماثله يتوافق مع متطلبات الرسم. أخيرًا، تمت معالجة إجمالي 120 جزءًا، وجميعها مستوفية للمتطلبات، بنسبة نجاح 100%، مما يشير إلى أن المخطط المحسن كان فعالاً.. 5 الاستنتاج
تقدم هذه الورقة مسار التصنيع وطريقة التحكم في التشوه لأجزاء الصفائح الرقيقة من سبائك التيتانيوم. من خلال تحسين مخطط المعالجة وطريقة التثبيت، وتغيير مسار السلك EDM واستراتيجية الطحن باستخدام الحاسب الآلي، واعتماد تركيبات تحديد المواقع والقطع المغلق لتقليل تشوه إجهاد القطع، يتم ضمان عرض الضلع ومتطلبات التماثل للأجزاء بشكل فعال، مما يؤدي إلى تراكم الخبرة في تصنيع مثل هذه الأجزاء.
