Ⅰ.مقدمة

السوبر سبائك هي مواد معدنية تحافظ على قوة ممتازة، مقاومة الأكسدة، ومقاومة التآكل في درجات الحرارة العالية. وهي تستخدم على نطاق واسع في محركات الطيران والفضاء، توربينات الغاز،الصناعات النوويةومع ذلك، فإن خصائصها المتفوقة تشكل تحديات كبيرة للمعالجة. خاصة عند استخدام المطاحن النهائية لعمليات الطحن، ومشاكل مثل ارتداء الأدوات السريع،درجات حرارة القطع العالية، والجودة السطحية السيئة بارزة بشكل خاص. هذه المقالة تستكشف المشاكل الشائعة التي تواجه عند طحن السوبرليوز النهائي وتقدم الحلول المقابلة.

Ⅱ.ما هو السوبرليج؟

السبائك الفائقة (أو السبائك عالية درجة الحرارة) هي مواد معدنية تحتفظ بقوة عالية ومقاومة ممتازة للتأكسد والتآكل في بيئات ذات درجات حرارة مرتفعة.يمكنهم العمل بشكل موثوق تحت الضغوط المعقدة في بيئات التآكل الأكسدي وتلك التي تتكون من غازات من 600 درجة مئوية إلى 1100 درجة مئويةتتضمن السبائك الفائقة أساسًا السبائك القائمة على النيكل والكوبالت والحديد وتستخدم على نطاق واسع في صناعات الطيران والفضاء وتوربينات الغاز والطاقة النووية والسيارات والبتروكيماويات.

Ⅲ.خصائص السوبريليوز

1.قوة عالية في درجات حرارة مرتفعة
قادرة على تحمل الضغوط العالية لفترات طويلة في درجات حرارة عالية دون تشوه كبير.

2.مقاومة ممتازة للاكسدة والتآكل
يحافظ على الاستقرار الهيكلي حتى عند التعرض للهواء أو غازات الاحتراق أو الوسائط الكيميائية عند درجات حرارة مرتفعة.

3.صلابة جيدة للتعب والكسر
قادرة على مقاومة الدورة الحرارية والحملات الصدمة في البيئات القاسية.

4.الهيكل الصغير المستقر
يظهر استقرار هيكلي جيد ويقاوم التدهور في الأداء خلال الاستخدام طويل الأجل في درجات الحرارة العالية.

Ⅳ.مواد السوبريليج النموذجية

1.السوبر سبيكات على أساس النيكل
الدرجات المشتركة دولياً:

2.السوبر سبيكات القائمة على الكوبالت

الدرجات المشتركة دولياً:

الدرجات الصينية الشائعة (مع المكافئات الدولية):

3.السوبر سبيكات القائمة على الحديد

الخصائص:تكلفة منخفضة، قابلية جيدة للعمل؛ مناسبة لبيئات درجة الحرارة المتوسطة (≤700 درجة مئوية).

الدرجات المشتركة دولياً:

الدرجات الصينية الشائعة (مع المكافئات الدولية):

4.مقارنة السوبريليوز القائمة على النيكل والكوبالت والحديد

Ⅴ. أمثلة التطبيق للسبائك الفائقة

Ⅵ.التحديات في تصنيع السبائك الفائقة

1قوة عالية وقسوة:

تحافظ السبائك الفائقة على قوة عالية حتى في درجة حرارة الغرفة ((على سبيل المثال، قوة الشد من Inconel 718 تتجاوز 1000 MPa.يميلون إلى تشكيل طبقة صلبة ((مع زيادة الصلابة 2-3 مرات)، مما يزيد بشكل كبير من مقاومة القطع في العمليات اللاحقة. في مثل هذه الظروف ، يتفاقم ارتداء الأداة ، وتتذبذب قوى القطع بشكل كبير ،وقطع حافة القطع هو أكثر عرضة للوقوع.

2سوء التوصيل الحراري وحرارة القطع المركزة:

تتمتع السبائك الفائقة بقيادة حرارية منخفضة ((على سبيل المثال ، فإن القيادة الحرارية لـ Inconel 718 هي 11.4 W / m · K فقط ، حوالي ثلث سائل الفولاذ). لا يمكن إزالة حرارة القطع بسرعة ،ودرجة حرارة ذروة القطع يمكن أن تتجاوز 1000 درجة مئويةهذا يسبب ترطيب مادة الأداة ((بسبب عدم كفاية صلابة الأحمر) ويسرع ارتداء الانتشار.

3. العمل الشديد:

تصبح سطح المادة أكثر صلابة بعد المعالجة، مما يزيد من حدة ارتداء الأداة.

4صلابة عالية وصعوبة في التحكم في الشريحة:

الشظايا من السواحل الفائقة صلبة للغاية ولا تكسر بسهولة،غالبا ما تشكل شظايا طويلة يمكن أن تلتف حول الأداة أو خدش سطح القطعة.هذا يؤثر على استقرار عملية التصنيع ويزيد من ارتداء الأدوات.

5فعالية كيميائية عالية:

السبائك القائمة على النيكل عرضة لتفاعلات الانتشار مع مواد الأدوات ((مثل الكربيدات المسمدة WC-Co) ، مما يؤدي إلى ارتداء الملصق. وهذا يسبب ارتداء مادة سطح الأداة ،تشكل فوهة ارتداء على شكل الهلال.

Ⅶ.المشاكل الشائعة في طحن السوبر سبيكات مع طواحين نهاية

1ارتداء أدوات شديد

• القسوة العالية والقوة من السبيكات تؤدي إلى ارتداء سريع من الجانبين والجبهات من طاحونة النهاية.

• يمكن أن تسبب درجات حرارة القطع العالية شقوقًا بسبب التعب الحراري، وتشوهات بلاستيكية، وارتداء الانتشار في الأداة.

2درجة حرارة القطع المفرطة

• ضعف الموصلات الحرارية للسبائك الفائقة يعني أن الكمية الكبيرة من الحرارة الناتجة أثناء القطع لا يمكن إبعادها في الوقت المناسب.

• يؤدي ذلك إلى زيادة حرارة الأداة المحلية، والتي يمكن أن تسبب استهلاك الأداة أو شق في الحالات الشديدة.

3. العمل الشديد صلابة

• السوبر سبائك عرضة للعمل تصلب أثناء المعالجة، مع صلابة السطح تزداد بسرعة.

• في المرحلة القادمة من القطع يواجه سطح أصعب، مما يؤدي إلى زيادة ارتداء الأداة وزيادة قوى القطع.

4قوى القطع العالية والاهتزازات الشديدة

• إن قوة المادة العالية تؤدي إلى قوى قطع كبيرة.

• إذا لم يتم تصميم هيكل الأداة بشكل صحيح أو إذا لم يتم إشراك الأداة بشكل آمن،يمكن أن يؤدي ذلك إلى اهتزازات التصنيع والهتز، مما يسبب تلف الأداة أو سوء التشطيب السطحي.

5التماسك مع الأدوات والحافة المتطورة

• عند درجات الحرارة العالية، تميل المادة إلى الالتصاق بحافة القطع، مما يشكل حافة متراكمة.

• هذا يمكن أن يسبب قطع غير مستقر،خدوش على سطح القطعة أو أبعاد غير دقيقة.

6.جودة السطح المعدلة السيئة

• تشمل العيوب السطحية الشائعة البقع والخدوش والبقع الصلبة على السطح وتغير اللون في المنطقة المتأثرة بالحرارة.

• يمكن أن تؤثر الخامة العالية على عمر الجزء.

7حياة الأدوات القصيرة وتكاليف التصنيع العالية

• يؤدي التأثير المشترك للقضايا المذكورة أعلاه إلى حياة أداة أقصر بكثير مقارنة بمواد التصنيع مثل سبيكة الألومنيوم أو الصلب منخفض الكربون.

• تعديل الأدوات بشكل متكرر، وانخفاض كفاءة التصنيع، وارتفاع تكاليف التصنيع هي العواقب.8الحلول والتحسينات

Ⅷحلول وتوصيات تحسين

1حلول لارتداء الأدوات الشديد:

1.1اختر مواد الكربيد الحبوبية فائقة الدقة ((Submicron/Ultrafine grain Carbide) ، والتي توفر مقاومة ارتداء متفوقة وقوة كسر عرضي.

* يستخدم الكربيد المسمون بالحبوب الفائقة على نطاق واسع في القوالب وأدوات القطع ومعدات الدقة والمكونات الإلكترونية ومجالات أخرى بسبب مقاومة الارتداء الممتازة وقسوة عالية.يمتد حجم الحبوب النموذجي لـ WC من حوالي 0.2 إلى 0.6 ميكروميتر. وفقاً لمعايير مختلف البلدان والعلامات التجارية، فإن الصفات المستخدمة عادةً من الكربيد المسمنت ذو الحبوب الفائقة هي:

A.الصين الدرجات الشائعة من الكربيد الستهل المتسمم بالحبوب الفائقة (مثل XTC ، Zhuzhou Cemented Carbide ، Jiangxi Rare Earth ، Meirgute ، إلخ.)

الدرجات الألمانية (مثل CERATIZIT ، H.C. Starck ، الخ)

ج: الدرجات اليابانية (مثل ميتسوبيشي، سوميتومو، توشيبا، الخ)

D. الدرجات الأمريكية ((Kennametal、Carbide USA)

1.2.تحسين هندسة الأداة، مثل تقليل زاوية الحفرة والحفاظ على زاوية إزالة معتدلة، لتعزيز قوة الحافة.

1.3. أداء حافة تحسين لمنع الشظايا وانتشار الشقوق الصغيرة.

2حلول لدرجة حرارة القطع المفرطة:

2.1 استخدام طلاءات عالية الأداء المقاومة للحرارة، مثل AlTiN،SiAlN،أو nACo، قادرة على تحمل درجات حرارة القطع من 800 إلى 1000 درجة مئوية.

2.2 تنفيذ أنظمة تبريد عالية الضغط ((HPC) أو الحد الأدنى من كمية التشحيم ((MQL) لإزالة حرارة القطع بسرعة.

2.3 خفض سرعة القطع ((Vc) لتقليل توليد الحرارة.

3حلول لتصلب العمل الشديد:

3.1 زيادة كمية الغذاء لكل أسنان ((fz) لتقليل مدة إقامة الأداة في الطبقة المقاومة للعمل.

3.2 اختار عمق قطع أصغر ومرورات متعددة لإزالة الطبقة المتصلبة بشكل تدريجي.

3.3 ابقي الأداة حادة لتجنب قطعها بجانب ممل من خلال الطبقة المتصلبة.

4حلول للقوى القطعية العالية والاهتزازات الشديدة:

4.1 استخدم أدوات الهليكس المتغير و أدوات الصوت المتغير ((فاصل غير متساو) لتقليل الرنين.

4.2 تقلل من طول أداة الإلقاء ((حافظ على نسبة L/D<4) لتعزيز الصلابة.

4.3 تحسين تصميم الأجهزة لتحسين استقرار القطعة.

4.4 تخطيط مسار القطع بحكمة، باستخدام الطحن الطرفي بدلاً من الطحن الجانبي كلما أمكن.

5حلول لصق الأدوات والحافة المبنية:

5.1 اختر الطلاءات ذات معامل الاحتكاك المنخفض ((مثل TiB2،DLC،nACo) لتقليل ميول الالتصاق.

5.2 استخدام سوائل القطع أو MQL لتحسين التشحيم.

5.3 الحفاظ على حواف حادة لمنع الخدش وتراكم الحرارة الناجمة عن الأدوات البائسة.

6حلول لسوء جودة الأسطح المصنعة:

6.1 تحسين زوايا الفراغ ومعالجة الحواف لتحسين سلاسة القطع.

6.2 خفض سرعة التغذية لتقليل الاهتزازات و علامات القطع.

6.3 استخدم أدوات طحن دقيقة للآلات المعدنية النهائية، واعتبر مرورات متعددة: الطحن الخام→طحن شبه النهائي→طحن النهائي.

6.4 تطبيق سوائل القطع لمنع الإفراط في الحرارة المحلية وتغير لونها بسبب الأكسدة.

7حلول لحياة الأدوات القصيرة وتكاليف التصنيع العالية:

7.1 تنفيذ الاستراتيجيات المذكورة أعلاه بشكل شامل لتمديد عمر كل أداة.

7.2 تثبيت أنظمة مراقبة الأدوات ((على سبيل المثال، التغيير الأوتوماتيكي للأدوات / الكشف عن عمر الأدوات) لتجنب الإفراط في الاستخدام.

7.3 اختر العلامات التجارية المعروفة أو الأدوات المطلية عالية الجودة لتحسين الكفاءة التكلفية العامة.

7.4 عند معالجة السبائك الفائقة بالتلويحات، يوصى باستخدام أدوات مخصصة لتحسين الكفاءة والتكلفة.

Ⅸ.معايير القطع الموصى بها

مثال: إنكونيل 718

ملاحظات:

• التبريد عالي الضغط: هذه الطريقة فعالة في إزالة الحرارة بسرعة وتقليل ارتداء الأدوات أثناء عمليات الخام.

• الحد الأدنى من التشحيم ((MQL): يمكن استخدام هذا في الخام لتقليل التأثير البيئي مع توفير التشحيم الكافي.

• عمليات التشطيب: يوصى بتبريد الضغط العالي للتشطيب لضمان جودة السطح ومنع التلف الحراري.

يتم تحسين هذه المعلمات لمعالجة Inconel 718، بالنظر إلى خصائص المواد الصعبة مثل القوة العالية، والصلابة، والاتجاه إلى العمل الصلب.قد يكون من الضروري إجراء تعديلات بناءً على قدرات الجهاز المحددة وظروف الأدوات.

Ⅹالاستنتاج

على الرغم من أنه من الصعب ، إلا أن معالجة السوبرليوز يمكن إدارتها مع اختيار الأدوات المناسبة وتحسين العملية. تلعب مصانع النهاية دورًا حاسمًا ، ويعتمد النجاح على مزيج من اختيار المواد ،الهندسة، الطلاء، التبريد، والاستراتيجية.

للحصول على احتياجات الأدوات المخصصة أو حلول معالجة خاصة للسبائك الفائقة ، لا تتردد في الاتصال بنا للحصول على الدعم الفني والعينات.