Πεδίο εφαρμογής και απαιτήσεις για φινίρισμα επιφάνειας ράβδων τιτανίου
Οι ράβδοι τιτανίου και κράματος τιτανίου συνδυάζουν υψηλή αναλογία αντοχής-προς-βάρους με εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση, γι' αυτό και προδιαγράφονται για συνδετήρες αεροδιαστημικής, χειρουργικά εμφυτεύματα, υλικό χημικών διεργασιών, εξαρτήματα θαλάσσης και υψηλής ποιότητας καταναλωτικά προϊόντα. Ωστόσο, η επιφάνεια ως-κατεργασμένη με μηχανική κατεργασία ή ως-χύτευση εξακολουθεί να φέρει ένα λεπτό στρώμα μόλυνσης, ένα τρίψιμο-σκληρυμένο δέρμα και ορατά σημάδια εργαλείου. Το γυάλισμα επιφανειών αφαιρεί αυτά τα στρώματα και παράγει το φινίρισμα που μετράει πραγματικά η κατάντη επιθεώρηση, είτε η απαίτηση είναι μια διακοσμητική φωτεινή επιφάνεια είτε ένα υπόστρωμα χαμηλής- τραχύτητας πριν από την ανοδίωση, τη νίτρωση ή την επίστρωση.
Το τιτάνιο συμπεριφέρεται διαφορετικά από τον ανοξείδωτο χάλυβα κατά το φινίρισμα. Η χαμηλή θερμική του αγωγιμότητα συγκεντρώνει τη θερμότητα στο σημείο επαφής και η ισχυρή του συγγένεια για το οξυγόνο και το άζωτο σημαίνει ότι η υπερθέρμανση δημιουργεί ένα σκληρό, εύθραυστο επιφανειακό στρώμα. Ένα μέρος που ξεπλένεται πολύ νωρίς μπορεί επίσης να σκουρύνει, επειδή η προστατευτική μεμβράνη οξειδίου σχηματίζεται ανομοιόμορφα. Οι τρεις παρακάτω διαδρομές καλύπτουν το βιομηχανικό φάσμα από την αφαίρεση βαρέων αποθεμάτων έως το τελικό λαμπερό φινίρισμα και στην παραγωγή χρησιμοποιούνται συνήθως διαδοχικά και όχι μεμονωμένα.
Μέθοδος 1 – Λεπτή λείανση με ρητίνη-Συγκολλημένοι λειαντικοί τροχοί
Η λεπτή λείανση είναι το συμβατικό πρώτο στάδιο, που συνήθως εκτελείται με λειαντικούς τροχούς με ρητίνη-προοδευτικά λεπτότερο. Ισιώνει την επιφάνεια, αφαιρεί τα άλατα, τα πιτσιλίσματα συγκόλλησης και τα χυτά δέρματα και διορθώνει τις ανωμαλίες μικρής διαμέτρου. Ο στόχος είναι μια επίπεδη, ομοιόμορφη επιφάνεια χωρίς αυλάκια και όχι ένα φινίρισμα καθρέφτη.
Έλεγχος της θερμότητας: η μεγάλη πίεση επαφής αυξάνει τη θερμοκρασία της επιφάνειας και προωθεί τη συλλογή-του οξυγόνου και τη μικρο-ρωγμάτωση.
Ποτέ μην μένετε σε μια θέση. Το τοπικό πάνω-τρόχισμα δημιουργεί κοιλότητες που δεν μπορεί να κρύψει αργότερα το γυάλισμα.
Κατεβείτε από τα μεγέθη άμμου, για παράδειγμα 60, 120, 240 και μετά 400, και περιστρέψτε την κατεύθυνση εργασίας μεταξύ των βημάτων, έτσι ώστε οι υπόλοιπες γρατσουνιές να παραμείνουν ορατές.
Καθαρίστε και ξεφλουδίστε μεταξύ των βημάτων, επειδή τα ενσωματωμένα λειαντικά σωματίδια μολύνουν το επόμενο στάδιο στίλβωσης.
Τερματίστε με ελαφριά,-μετά περάσματα υψηλής ταχύτητας στο τελικό τρίξιμο αντί για αργή, βαριά πίεση.
Μια σωστά εκτελεσθείσα ακολουθία λείανσης στο απόθεμα ράβδου συνήθως αφήνει μια επιφάνεια στη ζώνη Ra 0,8–3,2 μm, η οποία είναι ένα πρακτικό σημείο εκκίνησης για τις εργασίες φινιρίσματος που ακολουθούν.
Μέθοδος 2 – Φινίρισμα κάννης (Κάννη λείανσης)
Το φινίρισμα της κάννης τοποθετεί τα τεμάχια εργασίας, τα λειαντικά μέσα, το νερό και ένα σύνθετο πρόσθετο σε ένα περιστρεφόμενο ή δονούμενο βαρέλι. Η σχετική κίνηση μεταξύ των μέσων και των εξαρτημάτων τρίβει την επιφάνεια ομοιόμορφα, συμπεριλαμβανομένων των άκρων και των εσοχών που είναι δύσκολο να προσεγγιστούν με το χέρι.
Η διαδικασία αποφέρει τρία γνωστά-πλεονεκτήματα: απουσία αερομεταφερόμενης σκόνης, χαμηλή ένταση εργασίας και αμελητέα μαζική θέρμανση, η οποία ταιριάζει στο τιτάνιο επειδή αποφεύγει την τοπική αύξηση της θερμοκρασίας της ξηρής λείανσης. Τα ανταλλακτικά-είναι η βραδύτερη αφαίρεση αποθέματος, η λειτουργία κατά παρτίδες και η ακτίνα ακτίνας, επομένως τα νήματα, οι επιφάνειες στεγανοποίησης και οι κρίσιμες διάμετροι πρέπει να προστατεύονται κατά τη διάρκεια του κύκλου.
Η επιλογή των μέσων διέπει τόσο την αποτελεσματικότητα όσο και την τελική τραχύτητα:
Τα χονδρόκοκκα, πυκνά κεραμικά ή αλουμίνα μέσα κόβονται ταχύτερα και χρησιμοποιούνται για αφαλάτωση και βαρύ αφαίρεση γρεζιών.
Οι μεσαίες ποιότητες εξισορροπούν την αφαίρεση του αποθέματος με την ποιότητα της επιφάνειας και είναι ο συνηθισμένος συμβιβασμός παραγωγής.
Τα λεπτά, ελαφριά μέσα και οι γυαλιστικές ενώσεις αφαιρούν πολύ λίγο υλικό αλλά προσφέρουν την πιο λεία επιφάνεια και ανήκουν στο τελικό στάδιο.
Επειδή η διαδικασία είναι υγρή και ελέγχεται-η θερμοκρασία, είναι επίσης ένας αξιόπιστος τρόπος προετοιμασίας παρτίδων μικρών ράβδων ή χυτών πριν από τη λειτουργία στίλβωσης.
Μέθοδος 3 – Μηχανική στίλβωση και σύγκριση διεργασιών
Το μηχανικό γυάλισμα χρησιμοποιεί τροχούς από μαλακό ύφασμα ή βούρτσες διαφορετικών προδιαγραφών, γεμάτες με γυαλιστική πάστα κατασκευασμένη για τιτάνιο. Πριν από το γυάλισμα, το στρώμα μόλυνσης και το σκληρυμένο στρώμα λείανσης-πρέπει να αφαιρεθούν εντελώς. Διαφορετικά, ο τροχός απλώς γυαλίζει μια κατεστραμμένη επιφάνεια και δεν επιτυγχάνεται ποτέ το επιδιωκόμενο φινίρισμα.
Η συνιστώμενη πρακτική είναι η υψηλή ταχύτητα με ελαφριά πίεση, η συστηματική εργασία σε όλο το μήκος της ράβδου, έτσι ώστε κανένα έμπλαστρο να μην υπερ--γυαλίζεται. Οι πάστες με βάση-αλουμίνας χρησιμοποιούνται ευρέως στο τιτάνιο και ένα τελικό πέρασμα με λεπτότερη ένωση παράγει μια φωτεινή, ομοιόμορφη εμφάνιση. Ένας κανόνας χειρισμού ισχύει για κάθε υγρό-γυαλισμένο τμήμα τιτανίου: μην το ξεπλύνετε αμέσως, γιατί η επιφανειακή μεμβράνη οξειδίου πρέπει πρώτα να σχηματιστεί εντελώς και ομοιόμορφα, διαφορετικά το εξάρτημα αποχρωματίζεται.
| Μέθοδος | Αφαίρεση αποθεμάτων | Τυπικό φινίρισμα | Εισαγωγή θερμότητας | Ταιριάζει καλύτερα σε |
|---|---|---|---|---|
| Λεπτή λείανση | Ψηλά | Ra 0,8–3,2 μm | Τοπική απαιτείται ψύξη | Αφαίρεση αλάτων, επίδεσμος συγκόλλησης, διόρθωση διαμέτρου |
| Φινίρισμα βαρελιού | Χαμηλό προς μέτριο | Ra 0,2–0,8 μm | Πολύ χαμηλή, υγρή διαδικασία | Μικρές ράβδοι και χυτά σε παρτίδες, με ακτίνα άκρων |
| Μηχανικό γυάλισμα | Πολύ χαμηλά | Ra 0,05–0,2 μm | Χαμηλό αλλά ευαίσθητο στην επιφάνεια | Τελικό λαμπερό φινίρισμα, προετοιμασία πριν την επίστρωση |
Οι παραπάνω τιμές τραχύτητας είναι τυπικές περιοχές εργαστηρίου για τις τρεις διαδικασίες. Το πραγματικό αποτέλεσμα εξαρτάται από το κράμα, την κατάσταση εκκίνησης και το επιλεγμένο μέσο ή την ένωση, επομένως θα πρέπει πάντα να λαμβάνεται μια μετρημένη γραμμή βάσης πριν καθοριστεί μια προδιαγραφή φινιρίσματος.
Έλεγχος διαδικασίας και κοινά ελαττώματα
Η αναγνώριση υλικού υποστηρίζει επίσης τον έλεγχο της διαδικασίας. Η εμπορικά καθαρή ράβδος τιτανίου για γενική μηχανική παρέχεται συνήθως στο ASTM B348, ενώ το μη κράμα τιτανίου που προορίζεται για χειρουργικά εμφυτεύματα καλύπτεται από το ASTM F67 και αυτές οι ποιότητες ανταποκρίνονται διαφορετικά στο λειαντικό φινίρισμα λόγω των διαφορετικών ορίων σκληρότητας και ακαθαρσίας.
Υπερθέρμανση:Ο αποχρωματισμός του μπλε ή του άχυρου υποδηλώνει υπερβολική θερμοκρασία και το προσβεβλημένο στρώμα πρέπει να αφαιρεθεί αντί να γυαλιστεί.
Μόλυνση σιδήρου:Ο σίδηρος που συλλέγεται από χαλύβδινα εργαλεία ή μέσα προκαλεί κηλίδες σκουριάς, επομένως προτιμάται η χρήση ειδικών εργαλείων από τιτάνιο.
Ενσωματωμένα μέσα:Το λειαντικό που έχει παγιδευτεί στην επιφάνεια εμφανίζεται ως σκούρο στίγμα μετά το τελικό γυάλισμα.
Ανώμαλο φιλμ οξειδίου:Το πρόωρο πλύσιμο μετά από υγρό γυάλισμα αφήνει μια στίγματα, σκουρόχρωμη επιφάνεια.
Υπολειμματικές γρατσουνιές:συνήθως προκαλείται από την παράλειψη ενός βήματος άμμου ή από την αλλαγή της κατεύθυνσης εργασίας πολύ αργά στη σειρά.
Η επαλήθευση πραγματοποιείται συνήθως με οπτική επιθεώρηση υπό ελεγχόμενο φωτισμό συν μια μέτρηση τραχύτητας σε συμφωνημένο ρυθμό δειγματοληψίας, με επαναλαμβανόμενη μέτρηση σε οποιαδήποτε περιοχή που παρουσιάζει αποχρωματισμό ή αλλαγή υφής.
FAQ
Ε: Ποια μέθοδος στίλβωσης πρέπει να χρησιμοποιηθεί πρώτα σε ράβδο τιτανίου;
Η λεπτή λείανση έρχεται πρώτα, για να ισοπεδώσει την επιφάνεια και να αφαιρέσει τα άλατα, τη ζημιά και το χυτό δέρμα. Το φινίρισμα κάννης ή η μηχανική στίλβωση στη συνέχεια καθαρίζει αυτή την επιφάνεια στην απαιτούμενη τραχύτητα.
Ε: Γιατί ένα γυαλισμένο τμήμα τιτανίου μερικές φορές σκουραίνει;
Το υγρό-γυαλισμένο τιτάνιο πρέπει να παραμείνει μέχρι να σχηματιστεί τελείως η επιφανειακή μεμβράνη οξειδίου πριν από το πλύσιμο. Το ξέβγαλμα διακόπτει αμέσως αυτό το φιλμ και δημιουργεί μια σκούρα ή στίγματα επιφάνεια.
Ε: Μπορεί το φινίρισμα κάννης να αντικαταστήσει το χειροκίνητο γυάλισμα;
Μπορεί να αντικαταστήσει βαριά αφαίρεση γρεζιών και αφαλάτωση και μπορεί να προσφέρει ένα ομοιόμορφο σατινέ φινίρισμα, αλλά δεν φτάνει την υψηλότερη γυαλάδα και στρογγυλεύει αιχμηρές άκρες, επομένως οι κρίσιμες διαστάσεις πρέπει να καλυφθούν.
Ε: Ποια τραχύτητα είναι ρεαλιστική μετά τη μηχανική στίλβωση;
Μια καλά προετοιμασμένη επιφάνεια συνήθως φτάνει περίπου τα 0,05–0,2 μm Ra. Η κατάσταση εκκίνησης έχει μεγαλύτερη σημασία από τον χρόνο στίλβωσης, επομένως το προηγούμενο στάδιο λείανσης καθορίζει το αποτέλεσμα.
Ε: Γιατί πρέπει να ελέγχεται τόσο προσεκτικά η θερμοκρασία λείανσης;
Το τιτάνιο έχει χαμηλή θερμική αγωγιμότητα, επομένως η θερμότητα παραμένει στο σημείο επαφής και προωθεί τη συλλογή-οξυγόνου και αζώτου. Το προκύπτον σκληρό επιφανειακό στρώμα είναι εύθραυστο και πρέπει να αλεσθεί, γεγονός που σπαταλά υλικό.
Ε: Η ποιότητα του κράματος αλλάζει τη διαδικασία στίλβωσης;
Ναί. Οι εμπορικά καθαρές ποιότητες σύμφωνα με το ASTM B348 και οι βαθμοί εμφυτεύματος στο ASTM F67 είναι πιο μαλακές και πιο επιρρεπείς σε κηλίδες, ενώ οι ποιότητες κράματος αντιστέκονται πιο έντονα στην αφαίρεση του αποθέματος, επομένως τα μέσα και η πίεση πρέπει να ρυθμιστούν ανάλογα.
