Koji su izazovi u mašinskoj obradi Nitinol ploča?

Listovi od legure nikl-titanijuma predstavlja jedinstvene izazove zbog svoje superelastičnosti i svojstava pamćenja oblika. Ove karakteristike, iako su vrijedne, doprinose problemima kao što su brzo habanje alata, stvrdnjavanje pri radu, formiranje neravnina i održavanje točnosti dimenzija. Visoka elastičnost nitinola uzrokuje da se vraća nazad nakon rezanja, što otežava precizne tolerancije. Njegova niska toplotna provodljivost dovodi do koncentracije toplote u zoni rezanja, što otežava mašinsku obradu. Osim toga, tvrdi, abrazivni oksidni sloj se može formirati tokom obrade. Prevazilaženje ovih izazova zahtijeva specijalizirano znanje, napredne alate i optimizirane parametre obrade kako bi se održala svojstva materijala.

Svojstva materijala i njihov uticaj na mašinsku obradu

Superelastičnost i njeni efekti

Superelastična priroda legura nitinola predstavlja značajne izazove u operacijama obrade. Ovo jedinstveno svojstvo omogućava materijalu da prođe velike deformacije i vrati se u prvobitni oblik nakon istovara. Iako je korisna u mnogim aplikacijama, superelastičnost komplikuje procese rezanja uzrokujući da se materijal vrati nazad nakon obrade. Ovaj elastični oporavak može dovesti do netočnosti dimenzija i otežati postizanje čvrstih tolerancija. Proizvođači moraju uzeti u obzir ovo ponašanje korištenjem specijaliziranih strategija rezanja i geometrije alata kako bi minimizirali efekte elastičnog oporavka tokom obrade.

Karakteristike očvršćavanja

Nitinol pokazuje izražene tendencije kaljenja tokom obrade. Kako se materijal seče ili deformiše, njegova tvrdoća i čvrstoća se brzo povećavaju, što naknadne rezove čini izazovnijim. Ovaj fenomen može dovesti do ubrzanog trošenja alata i smanjene kvalitete površine ako se njime ne upravlja pravilno. Da bi ublažili efekte kaljenja pri radu, mašinisti često koriste prekinute tehnike rezanja, variraju brzine rezanja i pomake i koriste alate sa specifičnim premazima dizajniranim da izdrže sve veću tvrdoću radnog komada.

Izazovi toplotne provodljivosti

Niska toplotna provodljivost limovi od legure u obliku nikla titanijuma predstavlja još jednu značajnu prepreku u operacijama obrade. Za razliku od mnogih drugih metala, Nitinol ne odvodi efikasno toplotu koja se stvara tokom rezanja. Ova karakteristika dovodi do lokalnog nakupljanja topline na sučelju rezanja, što može uzrokovati brzo trošenje alata, termičko oštećenje radnog komada i nestabilnost dimenzija. Da bi riješili ovaj problem, proizvođači često primjenjuju napredne strategije hlađenja, kao što su kriogeno hlađenje ili sistemi za isporuku rashladne tekućine pod visokim pritiskom, kako bi upravljali stvaranjem topline i održavali efikasnost strojne obrade.

Razmatranje alata i opreme

Specijalizovani alati za rezanje

Obrada Nitinol limova zahtijeva specijalizirane alate za rezanje zbog jedinstvenih svojstava materijala. Alati od brzoreznog čelika (HSS) su neprikladni zbog brzog habanja, pa proizvođači koriste karbidne alate sa specifičnom geometrijom i premazima optimiziranim za legure nikla i titana. Za aplikacije visoke preciznosti mogu se koristiti napredni alati poput polikristalnog dijamanta (PCD) ili kubnog borovog nitrida (CBN). Ovi alati pružaju vrhunsku otpornost na habanje i duže zadržavaju oštre ivice, što je neophodno za rukovanje abrazivnom prirodom Nitinola.

Zahtjevi za alatne mašine

Izazovi obrade Nitinol limova protežu se na alatne strojeve koji se koriste u procesu. Mašinski alati visoke krutosti su neophodni za minimiziranje otklona i vibracija tokom operacija rezanja. Ovo je posebno važno s obzirom na sklonost materijala ka stvrdnjavanju i njegova elastična svojstva. Često se preferiraju mašine sa kompjuterskom numeričkom kontrolom (CNC) sa naprednim sistemima upravljanja, jer omogućavaju preciznu kontrolu parametara rezanja i putanje alata. Osim toga, mašine opremljene rashladnim sistemima pod visokim pritiskom ili mogućnostima kriogenog hlađenja mogu pomoći u rješavanju problema stvaranja topline povezanih sa lim od legure u obliku nikla i titana.

Strategije fiksiranja i održavanja

Pravilno pričvršćivanje i držanje su od ključne važnosti za obradu Nitinol limova zbog njegovih superelastičnih svojstava, koja mogu uzrokovati neočekivano pomicanje ili deformaciju ako se ne drže sigurno. Proizvođači često koriste specijalizirane sisteme stezanja ili vakuumske stolove kako bi osigurali stabilno držanje tokom cijelog procesa. U nekim slučajevima, prilagođeni uređaji su dizajnirani da prilagode jedinstvene karakteristike radnog komada i specifične operacije obrade. Efikasno držanje u radu ključno je za održavanje točnosti dimenzija i sprečavanje izobličenja.

Optimizacija procesa i najbolje prakse

Optimizacija parametara rezanja

Optimizacija parametara rezanja je ključna za uspješnu obradu Nitinol limova. Ovo uključuje pažljivo balansiranje brzina rezanja, pomaka i dubine rezanja kako bi se smanjilo trošenje alata i održala dobra završna obrada površine. Općenito, preporučuju se niže brzine rezanja i veće brzine posmaka u odnosu na konvencionalne metale. Međutim, ovi parametri moraju biti fino podešeni na osnovu specifičnog kvaliteta nitinola koji se obrađuje i željenog rezultata. Eksperimentalni pristupi ili napredne tehnike modeliranja mogu se koristiti za određivanje optimalnih uslova rezanja za datu primjenu.

Strategije hlađenja i podmazivanja

Efikasno hlađenje i podmazivanje su od suštinskog značaja pri mašinskoj obradi Nitinol ploča. Zbog niske toplotne provodljivosti materijala, akumulacija toplote na interfejsu rezanja može biti ozbiljna. Napredne metode hlađenja kao što je dostava rashladne tečnosti kroz alat, podmazivanje minimalne količine (MQL) ili kriogeno hlađenje tečnim azotom mogu se primeniti da bi se upravljalo stvaranjem toplote. Ove strategije ne samo da pomažu produžiti vijek trajanja alata, već i doprinose održavanju svojstava materijala i stabilnosti dimenzija tokom obrade. Izbor rashladnog sredstva ili maziva mora se pažljivo razmotriti kako bi se izbjegle bilo kakve štetne reakcije s lim od legure u obliku nikla i titana.

Površinska obrada i završna obrada

Postizanje željene završne obrade na Nitinolnim pločama je izazovno zbog njegovog očvršćavanja i elastičnih svojstava. Tretmani nakon obrade, kao što je elektropoliranje, često se koriste za uklanjanje radnog sloja očvrslog sloja i poboljšanje završne obrade. Druge metode poput abrazivne obrade ili preciznog brušenja mogu se koristiti za primjene visoke preciznosti. Međutim, tretmani nakon obrade moraju se pažljivo kontrolirati kako bi se spriječila promjena kritičnih svojstava, kao što su temperature transformacije ili superelastično ponašanje.

zaključak

Obrada Nitinol limova predstavlja složen skup izazova koji zahtijevaju specijalizirano znanje, napredne alate i optimizirane procese. Razumijevanjem jedinstvenih svojstava materijala i primjenom odgovarajućih strategija, proizvođači mogu uspješno raditi sa ovom izuzetnom legurom. Kontinuirano istraživanje i razvoj u tehnikama strojne obrade dodatno će poboljšati našu sposobnost da iskoristimo puni potencijal Nitinola u različitim primjenama. Ako želite dobiti više informacija o ovome lim od legure u obliku nikla i titana, možete nas kontaktirati na baojihanz-niti@hanztech.cn.

reference

1. Mehrpouya, M., & Gisario, A. (2021). Izazovi u mašinskoj obradi legura sa memorijom oblika nitinola: Pregled. Journal of Materials Engineering and Performance, 30(8), 5741-5762.

2. Elahinia, MH, Hashemi, M., Tabesh, M., & Bhaduri, SB (2012). Proizvodnja i obrada NiTi implantata: pregled. Napredak u nauci o materijalima, 57(5), 911-946.

3. Kaynak, Y., Karaca, HE, Noebe, RD, & Jawahir, IS (2013). Analiza trošenja alata u kriogenoj obradi legura sa memorijom oblika NiTi: poređenje performansi habanja alata sa suhom i MQL obradom. Nošenje, 306(1-2), 51-63.

4. Weinert, K., & Petzoldt, V. (2004). Obrada legura sa memorijom oblika na bazi NiTi. Nauka o materijalima i inženjerstvo: A, 378(1-2), 180-184.

5. Guo, Y., Klink, A., Fu, C., & Snyder, J. (2013). Obradivost i površinski integritet legure sa memorijom oblika nitinola. CIRP Anali, 62(1), 83-86.

6. Piquard, R., D'Acunto, A., Laheurte, P., & Dudzinski, D. (2019). Mikrokrajnje glodanje NiTi biomedicinskih legura, formiranje neravnina i fazna transformacija. Precizno inženjerstvo, 55, 69-78.