टाइटेनियम मिश्र धातु को उनके भौतिक गुणों के आधार पर मशीन में बनाना कठिन क्यों है? - समाचार

जब मशीनिंग की बात आती हैटाइटेनियम मिश्र, पहला टाइटेनियम मिश्र धातु जो दिमाग में आता है वह संभवतः Ti-6Al-4V है। Ti-6Al-4V दुनिया का सबसे प्रारंभिक विकसित और सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला टाइटेनियम मिश्र धातु है, जो सभी टाइटेनियम मिश्र धातु उत्पादों के आधे से अधिक के लिए जिम्मेदार है। विशेष रूप से तेजी से बढ़ते ह्यूमनॉइड रोबोटों के लिए, Ti-6Al-4V अपनी उचित कीमत, उच्च शक्ति और हल्के वजन की आवश्यकताओं के कारण पसंदीदा सामग्री है। Ti-6Al-4V की नाममात्र संरचना 6% एल्यूमीनियम (Al) और 4% वैनेडियम (V) है। एल्युमीनियम -चरण स्थिरीकरण तत्व है, जो मिश्र धातु के कमरे के तापमान और उच्च तापमान शक्ति में सुधार करता है, जबकि वैनेडियम -चरण स्थिरीकरण तत्व है, जो सामग्री की प्रसंस्करण प्लास्टिसिटी और थर्मल स्थिरता में सुधार करता है। यह + दोहरे चरण की संरचना Ti-6Al-4V मिश्रधातुओं को उत्कृष्ट व्यापक यांत्रिक गुण प्रदान करती है। हालाँकि, असेंबली आवश्यकताओं को पूरा करने वाले Ti-6Al-4V टाइटेनियम मिश्र धातु भागों के निर्माण के लिए, मशीनिंग एक अपरिहार्य मुद्दा है। तो आज, हम चर्चा करेंगे कि Ti-6Al-4V टाइटेनियम मिश्र धातु की मशीनिंग इसके भौतिक गुणों के दृष्टिकोण से कठिन क्यों है।

Ti-6Al-4V की मशीनिंग में कठिनाई में योगदान देने वाले सभी कारकों में से, इसकी बेहद कम तापीय चालकता को व्यापक रूप से सबसे महत्वपूर्ण और निर्णायक माना जाता है। यह काटने की प्रक्रिया से शुरू होने वाले पेंडोरा बॉक्स की तरह है, जो श्रृंखलाबद्ध प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला का कारण बनता है और इसकी मशीनिंग चुनौतियों पर हावी होता है। धातु काटना अनिवार्य रूप से एक हिंसक प्लास्टिक विरूपण है, जहां 99% यांत्रिक ऊर्जा गर्मी में परिवर्तित हो जाती है। साधारण स्टील और एल्युमीनियम मिश्र धातु, अपनी अच्छी तापीय चालकता के साथ, चिप्स के माध्यम से 60%-80% गर्मी को दूर ले जा सकते हैं, जबकि अधिकांश गर्मी चिप्स द्वारा ले ली जाती है, जिससे काटने वाले उपकरण पर लगाने के लिए केवल 10%-20% गर्मी बचती है। हालाँकि, Ti-6Al-4V में बेहद कम तापीय चालकता है, जो मध्यम कार्बन स्टील जैसे 45 स्टील की केवल 1/6-1/7 और एल्यूमीनियम मिश्र धातु की 1/16 है, जो इसे "थर्मल इंसुलेटर" बनाती है। इसके परिणामस्वरूप 80% से अधिक ऊष्मा उपकरण की नोक पर संकीर्ण क्षेत्र में अत्यधिक केंद्रित हो जाती है, जिससे अत्यधिक ऊष्मा संचय होता है। यह निरंतर ताप संचय आसानी से 1000 डिग्री तक पहुंच सकता है या उससे भी अधिक हो सकता है, ऐसे उच्च तापमान काटने के उपकरणों के लिए विनाशकारी होते हैं। उदाहरण के लिए, उच्च तापमान सीमेंटेड कार्बाइड और हाई-स्पीड स्टील जैसी उपकरण सामग्री के थर्मल नरम होने का कारण बन सकता है, जिससे उनकी कठोरता और पहनने के प्रतिरोध में भारी कमी आ सकती है। इसके साथ ही, यह परमाणु प्रसार को सक्रिय करता है, उपकरण और वर्कपीस के बीच प्रसार और चिपकने वाले घिसाव को बढ़ाता है। बिल्ट-अप एज स्पैलिंग से क्रेटर घिसाव भी हो सकता है, और उच्च तापमान, ऑक्सीजन युक्त वातावरण में ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाएं उपकरण को और भी खराब कर सकती हैं। इस बीच, मशीनीकृत टाइटेनियम मिश्र धातुओं के लिए, उच्च तापमान को मशीनी सतह पर स्थानांतरित किया जाता है, जिससे सतह जल जाती है, मेटलोग्राफिक परिवर्तन होता है, और भागों की थकान प्रदर्शन और संक्षारण प्रतिरोध कमजोर हो जाता है। यह हवा में O और N तत्वों के साथ Ti-6Al-4V सतह परत की प्रतिक्रिया को भी बढ़ावा देता है, जिससे एक पतली, भंगुर और कठोर परत या नाइट्राइड परत बनती है। यह परत न केवल काटने को कठिन बनाती है, बल्कि काटने की धार को भी घिसती है और कड़ी मेहनत को बढ़ाती है, जिससे एक दुष्चक्र बनता है।

अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि कम तापीय चालकता के कारण उत्पन्न उच्च तापमान वाला वातावरण एक उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है, जो मशीन के अन्य कठिन गुणों के नकारात्मक प्रभावों को बहुत बढ़ा देता है। उदाहरण के लिए, यह रासायनिक गतिविधि को सक्रिय करता है, उपकरण और वर्कपीस के बीच रासायनिक प्रतिक्रियाओं को तेज करता है, जिस पर हम बाद के अनुभाग में चर्चा करेंगे। इसलिए, काटने वाली गर्मी के संचय को नियंत्रित करने से Ti-6Al-4V मशीनिंग की आधी समस्या हल हो जाती है। इस प्रकार, नई टूल कोटिंग्स, उच्च दबाव और कम तापमान शीतलन जैसी अनुकूलन रणनीतियों का मुख्य उद्देश्य कटिंग क्षेत्र में गर्मी संचय को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करना है।

Ti-6Al-4V की सूक्ष्म संरचना और चिप आकारिकी भी इसकी मशीनेबिलिटी को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि ये सभी कारक अलग-थलग नहीं हैं, बल्कि आपस में जुड़े हुए हैं, जो एक जटिल, स्वयं को मजबूत करने वाली "कठिन-से-मशीनेबिलिटी प्रणाली" का निर्माण करते हैं।

titanium Gr5 bars