גורמים המשפיעים על השרטוט של חוטי סגסוגת טיטניום

חוטי טיטניום וסגסוגת טיטניום נמצאים בשימוש נרחב בתחומים חשובים כגון מחברי תעופה וחלל, מוצרי 3C, מסגרות למשקפיים, חלקי רכב, מכשירים רפואיים ומוטות ריתוך. בדרך כלל, כאשר הקוטר של חוטי טיטניום וסגסוגת טיטניום גדול ב-30-40% מגודל המוצר הסופי, משתמשים בשרטוט קר כדי להשיג מוצרי חוט עם דיוק ממדי גבוה.

 

לתהליך הציור הקר ולבקרת המיקרו-מבנה של המוצר הסופי יש השפעה משמעותית על הביצועים של חוטי טיטניום וסגסוגת טיטניום. הגורמים העיקריים המשפיעים על ביצועי שרטוט החוטים, מלבד טמפרטורת השרטוט ומהירות השרטוט, כוללים את איכות חומר הגלם, פרמטרי התבנית, תנאי הסיכה ותוואי תהליך השרטוט.

 

1. איכות חומרי הגלם

הרכב כימי: התכולה של יסודות כימיים עיקריים ואלמנטים טומאה אסורה לחרוג מהטווח המותר. אלמנטים כמו מימן (H), חמצן (O), חנקן (N), ברזל (Fe) וסיליקון (Si) יכולים להיות בעלי השפעה משמעותית על טיטניום. לדוגמה, מימן יכול לגרום להתפרקות מימן בסגסוגות טיטניום, ולכן נדרשת בקרה קפדנית במהלך הייצור.

איכות פני השטח: אסור שיהיו פגמים במשטח החוט כגון סדקים, קפלים, צלקות, אוזניים או דלמינציה. פגמים פני השטח כגון סדקים וקפלים עשויים להופיע בחומר הגלם בדרגות שונות. פגמים אלו עלולים ליצור סדקים על פני השטח, מתחת לפני הקרקע או בתוך המתכת, אשר עלולים להתפתח עוד במהלך תהליך השרטוט, ולהוביל לירידה חדה בחוזק או אפילו לשבירה. שלא כמו סדקים, קפלים אינם מזוהים בקלות מכיוון שהם מכוסים לעתים קרובות על ידי שכבות חמצון פני השטח ועלולים להימשך במהלך הציור.

 

2. תהליך טיפול בחום

תהליך הטיפול בחום בזמן משיכה קרה כולל בעיקר חישול של החוט, הכולל חישול קדם-טיפול של חומר הגלם, חישול ביניים לאחר דפורמציה וחישול סופי. מטרת הטיפול המקדים והחישול הביניים היא להפחית את ההשפעות של התקשות העבודה, להגביר את המשיכות, ולמטב את הפלסטיות, מה שהופך את החומר למתאים יותר לשלב הבא של תהליך השרטוט.

 

3. ציור מת

מתכת ציור מתכת עשויות בדרך כלל מקרביד צמנט (YK6, YK8) או מחומרי יהלום. קרביד צמנט מורכב מטונגסטן קרביד וקובלט, כאשר קרביד טונגסטן קשיח ועמיד בפני שחיקה, משמש כחומר השלד, בעוד שקובלט מגביר את הקשיחות של הסגסוגת. מתכות קרביד מוצקות נמצאות בשימוש נרחב בשרטוט של מתכות וחוטי סגסוגת שונים. גושי יהלום, בעלי קשיות גבוהה ועמידות בפני שחיקה, יקרים יותר וקשים לעיבוד, ולכן משמשים רק לשרטוט חוטים עדינים ועדינים במיוחד.

בהתאם לצורת החתך האורכית של חור התבנית, ניתן לחלק קוביות ציור סטנדרטיות לשתי צורות: קוביות בצורת קשת וקוביות חרוטיות. הראשון משמש בדרך כלל עבור חוטים עדינים, בעוד שקוביות חרוטיות משמשות בדרך כלל עבור צינורות, מוטות וחוטים גסים. בהתאם לתפקודם במהלך השרטוט, חורי התבנית מחולקים בדרך כלל לארבעה חלקים: חרוט הכניסה (אזור האכלה + אזור סיכה), קונוס עבודה, אזור גודל וחרוט יציאה.

 

4. תהליך ציור

הפחתה לכל מעבר: לסגסוגות טיטניום יש גמישות נמוכה בטמפרטורת החדר, עם חוזק תפוקה קרוב לחוזק מתיחה, וכתוצאה מכך יחס תפוקה גבוה. בעת שרטוט של חומרים מתכתיים, חוזק החומר לאחר היציאה מהקוביה חייב להיות גבוה מחוזק התפוקה של החומר בתוך התבנית כדי למנוע שבירת חוט. לכן, יש להימנע מלרדוף באופן עיוור אחר הפחתות מוגזמות לכל מעבר בציור.

הפחתה כוללת: החוזק של חוטי סגסוגת טיטניום עולה עם קצב ההפחתה הכולל. הסיבה לכך היא בעיקר כי ככל שכמות העיוות הקרה עולה, מתרחשת ריבוי נקע בתוך גרגרי המתכת, מה שמגביר את עמידות החומר בפני דפורמציה פלסטית. זה מוביל להתקשות העבודה, מה שמגביר את כוח השבירה וחוזק המתיחה של החוט. עם זאת, התקשות עבודה מוגזמת מפחיתה את ערכי הקשיחות, הכיפוף והפיתול של החוט, ובמקרים חמורים הוא הופך לשביר, עם ביצועי כיפוף נמוכים מאוד.

 

מהירות ציור: מהירות ציור היא גורם מכריע בתהליך הייצור של עיבוד מתכת ויש לה השפעה משמעותית על הביצועים של מתכת מעוותת. קצב המתח מתייחס לקצב השינוי בדפורמציה או לנפח העקירה היחסי ליחידת זמן. סגסוגות טיטניום רגישות לקצב המתח, ומהירויות דפורמציה שונות משפיעות באופן משמעותי על הפלסטיות ועל ביצועי העיוות שלהן. באותם תנאי ציור, הגדלת מהירות הציור יכולה לשפר את פריון העבודה ולחסוך באנרגיה, אך יש להבטיח את איכות החוט וחלקות תהליך הציור.