logo
بنر بنر
جزئیات وبلاگ
Created with Pixso. خونه Created with Pixso. وبلاگ Created with Pixso.

روش‌های ماشین‌کاری و فناوری کنترل یکپارچگی سطح برای آلیاژهای تیتانیوم هوافضا

روش‌های ماشین‌کاری و فناوری کنترل یکپارچگی سطح برای آلیاژهای تیتانیوم هوافضا

2025-11-10

تحلیل فرآیندهای ماشین‌کاری آلیاژ تیتانیوم بر اساس ویژگی‌های ماشین‌کاری، ابزارها، فیکسچرها و پارامترهای برش، با مقدمه‌ای بر تکنیک‌های کنترل یکپارچگی سطح

مهندس ارشد هوانگ چیانگ

آخرین اخبار شرکت روش‌های ماشین‌کاری و فناوری کنترل یکپارچگی سطح برای آلیاژهای تیتانیوم هوافضا  0

1. مقدمه

در سال‌های اخیر، تقاضا برای آلیاژهای تیتانیوم در صنعت تولید هوانوردی به طور قابل توجهی افزایش یافته است. آلیاژهای تیتانیوم به طور گسترده در هواپیماهای بزرگ استفاده می‌شوند. آلیاژهای تیتانیوم به عنوان یک ماده تولیدی عالی برای هواپیما و موتور، دارای استحکام ساختاری بالا، وزن سبک و مقاومت در برابر خوردگی خوب هستند. ماشین‌کاری مواد آلیاژ تیتانیوم اغلب منجر به یکپارچگی سطح ضعیف قطعه کار پس از ماشین‌کاری می‌شود. در زیر، روش‌های ماشین‌کاری و فناوری‌های کنترل یکپارچگی سطح برای آلیاژهای تیتانیوم هوافضا از جنبه‌های ویژگی‌های ماشین‌کاری، ابزارهای برش، انتخاب فیکسچر و پارامترهای برش معرفی شده است.

2. ویژگی‌ها و کاربردهای آلیاژهای تیتانیوم

در صنعت هوانوردی، آلیاژهای تیتانیوم عمدتاً برای تولید اجزایی مانند دیسک‌های کمپرسور موتور، پره‌های فن توخالی، دیسک‌های توربین و پوسته محفظه، و همچنین قطعات ساختاری مانند ارابه فرود هواپیماهای بزرگ، بخش‌های بال بیرونی، پوسته‌های بدنه، درها، سیستم‌های هیدرولیک و بخش‌های عقب بدنه استفاده می‌شوند. در حال حاضر، نسبت استفاده از آلیاژهای تیتانیوم در صنعت هوانوردی از 6٪ به بیش از 15٪ افزایش یافته است. بوئینگ 777 از 7٪ تا 9٪ قطعات آلیاژ تیتانیوم استفاده می‌کند. برای دستیابی به 20٪ کاهش مصرف سوخت، تقریباً 2 میلیارد یوان RMB در توسعه بوئینگ 787 به طور خاص برای تحقیق در مورد جایگزینی آلیاژهای آلومینیوم با آلیاژهای تیتانیوم در برخی از قسمت‌های هواپیما سرمایه‌گذاری شد که منجر به محتوای 15٪ آلیاژ تیتانیوم در بدنه بوئینگ 787 شد. در پروژه‌های هواپیماهای بزرگ داخلی، استفاده از آلیاژهای تیتانیوم به تدریج از 4.8٪ در جت منطقه‌ای ARJ21 به بیش از 9٪ در هواپیمای مسافربری C919 افزایش یافته است.

تقاضا برای سبک‌سازی ساختاری و استحکام بالا در زمینه هوانوردی، اتکا به آلیاژهای تیتانیوم را به طور فزاینده‌ای افزایش می‌دهد. بر اساس استحکام و عملکرد در دمای بالا، آلیاژهای تیتانیوم را می‌توان به آلیاژهای تیتانیوم α، آلیاژهای تیتانیوم β، آلیاژهای تیتانیوم α+β و ترکیبات بین فلزی تیتانیوم-آلومینیوم طبقه‌بندی کرد که در این میان آلیاژهای تیتانیوم α+β (مانند Ti6Al4V) بیشترین کاربرد را دارند. آلیاژهای تیتانیوم α دارای جوش‌پذیری حرارتی خوب و مقاومت در برابر اکسیداسیون قوی هستند، اما چقرمگی متوسطی دارند. آلیاژهای تیتانیوم β دارای شکل‌پذیری بهتر، شکل‌پذیری سرد و قابلیت تقویت عملیات حرارتی هستند. آلیاژهای تیتانیوم α+β دارای چقرمگی خوب، قابلیت جوشکاری و قابلیت تقویت با عملیات حرارتی هستند و مقاومت خوبی در برابر خستگی دارند.

ترکیب مواد Ti6Al4V عمدتاً شامل Ti، Al، V، Fe، O، C، Si، Cu و مقادیر کمی N، H، B و Y است. آلیاژهای تیتانیوم دارای خواص مکانیکی جامع عالی، چگالی کم و مقاومت در برابر خوردگی خوب هستند. به عنوان یک ماده آلیاژی با استحکام بالا، آنها به طور مداوم برای استفاده در موتورهای هواپیما و صنعت هوانوردی ترویج شده‌اند. با این حال، دمای بالا و نیروهای برش بالا در حین ماشین‌کاری آلیاژهای تیتانیوم منجر به سخت شدن شدید کار بر روی سطح ماشین‌کاری شده می‌شود که سایش ابزار را تشدید می‌کند و منجر به ماشین‌کاری ضعیف می‌شود. این عوامل برای دستیابی به کیفیت سطح خوب مضر هستند و بر عمر مفید اجزای آلیاژ تیتانیوم و عملکرد موتور تأثیر می‌گذارند. در زیر، با استفاده از Ti6Al4V به عنوان موضوع تحقیق و ترکیب تجربه انباشته شده در عمل تولید، عملکرد برش، روش‌های ماشین‌کاری و تکنیک‌های بازرسی سطح برای قطعات آلیاژ تیتانیوم معرفی شده است.

3. روش‌های ماشین‌کاری آلیاژ تیتانیوم

3.1 انتخاب ابزار

مواد ابزار برای ماشین‌کاری آلیاژهای تیتانیوم باید دارای ویژگی‌هایی مانند چقرمگی خوب، سختی گرم، اتلاف حرارت و مقاومت در برابر سایش باشند. علاوه بر این، ابزارها باید الزامات مانند لبه‌های برش تیز و سطح صاف را برآورده کنند. هنگام ماشین‌کاری مواد آلیاژ تیتانیوم، ابزارهای کاربید با هدایت حرارتی خوب و استحکام بالا ترجیح داده می‌شوند که دارای زاویه رِیک کوچک و زاویه آزاد بزرگ هستند. برای جلوگیری از لب‌پر شدن و شکستگی نوک ابزار، لبه برش در نوک باید دارای یک انتقال گرد باشد. لبه برش باید در حین ماشین‌کاری تیز نگه داشته شود تا حذف به موقع تراشه تسهیل شود و از چسبیدن تراشه جلوگیری شود.

هنگام ماشین‌کاری آلیاژهای تیتانیوم، برای جلوگیری از واکنش‌های میل ترکیبی بین بستر/پوشش ابزار و آلیاژ تیتانیوم که باعث تسریع سایش ابزار می‌شود، به طور کلی از کاربیدهای حاوی تیتانیوم و ابزارهای پوشش‌دار بر پایه تیتانیوم اجتناب می‌شود. سال‌ها تجربه تولید نشان داده است که اگرچه ابزارهای کاربید حاوی تیتانیوم مستعد چسبندگی و سایش هستند، اما دارای قابلیت مقاومت در برابر سایش عالی هستند، به ویژه در حین برش با سرعت بالا، جایی که عملکرد آنها به طور قابل توجهی بهتر از ابزارهای کاربید نوع YG است.

تولیدکنندگان بزرگ ابزار در سراسر جهان، اینسرت‌های برشی را به طور خاص برای ماشین‌کاری قطعات آلیاژ تیتانیوم معرفی کرده‌اند. بهبودهای مستمر در مواد ابزار و مواد پوشش، راندمان برش مواد آلیاژ تیتانیوم را افزایش داده و توسعه صنعت آلیاژ تیتانیوم را ترویج کرده است. به عنوان مثال، اینسرت‌های IC20 شرکت ISCAR، با لبه‌های برش تیز، برای پرداخت قطعات کار آلیاژ تیتانیوم مناسب هستند. اینسرت‌های IC907 آن مقاومت در برابر سایش را به طور موثر بهبود می‌بخشند که برای خشن‌کاری و نیمه‌پرداخت مناسب هستند. CP200 و CP500 شرکت SECO برای ماشین‌کاری آلیاژهای تیتانیوم، مواد اینسرت با دانه فوق‌العاده ریز و سختی بالا با استفاده از فناوری رسوب‌گذاری فیزیکی بخار (PVD) هستند. WSM30، WSM20 و WAM20 شرکت Walter، با استفاده از پوشش‌های TiCN، TiAlN، TiN و Al₂O₃، مقاومت بالایی در برابر تغییر شکل و سایش ارائه می‌دهند. ابزارها و پوشش‌های معمولاً مورد استفاده برای ماشین‌کاری آلیاژ تیتانیوم در جدول 1 نشان داده شده است.

آخرین اخبار شرکت روش‌های ماشین‌کاری و فناوری کنترل یکپارچگی سطح برای آلیاژهای تیتانیوم هوافضا  1

بر اساس آمار، بخش تولید هوانوردی تا حد زیادی به ابزارهای وارداتی متکی است و وابستگی برای مواد دشوار ماشین‌کاری مانند آلیاژهای تیتانیوم حتی بیشتر است. بنابراین، ترویج توسعه و کاربرد ابزارهای داخلی و مواد پوشش، راهی موثر برای حل اساسی مشکل ماشین‌کاری آلیاژ تیتانیوم در چین است.

3.2 سایش ابزار و راه‌حل‌ها

هنگام ماشین‌کاری آلیاژهای تیتانیوم با سرعت‌های برش بالا و عمق برش زیاد، سایش دهانه‌ای (سایش پهلو) بر روی سطح رِیک در نقطه بالاترین دمای برش ایجاد می‌شود که دارای یک لبه مشخص بین دهانه و لبه برش است. با پیشرفت سایش، عرض و عمق دهانه به تدریج افزایش می‌یابد و باعث کاهش استحکام لبه برش می‌شود که در صورت ادامه استفاده از ابزار، به طور بالقوه منجر به لب‌پر شدن می‌شود. ریزنگاره‌های الکترونی سایش اینسرت در شکل 1 نشان داده شده است.

الف) سایش دهانه‌ای با پدیده لب‌پر شدن.     ب) سایش پهلو

آخرین اخبار شرکت روش‌های ماشین‌کاری و فناوری کنترل یکپارچگی سطح برای آلیاژهای تیتانیوم هوافضا  2

ج) لبه ساخته شده

آخرین اخبار شرکت روش‌های ماشین‌کاری و فناوری کنترل یکپارچگی سطح برای آلیاژهای تیتانیوم هوافضا  3

در حین ماشین‌کاری آلیاژ تیتانیوم، اصطکاک شدید بین اینسرت و قطعه کار باعث سایش روی سطح آزاد در نزدیکی لبه برش می‌شود و یک لبه سایش کوچک با زاویه آزاد صفر ایجاد می‌کند که به عنوان سایش پهلو شناخته می‌شود. علاوه بر این، به دلیل سخت شدن کار آلیاژهای تیتانیوم، ضخامت برش در نوک ابزار در لبه برش فرعی به تدریج کاهش می‌یابد و باعث لغزش لبه برش می‌شود که این امر نیز منجر به سایش قابل توجهی در سطح آزاد می‌شود.

پس از وقوع سایش ابزار، پارامترهای برش مانند سرعت برش و نرخ پیشروی را می‌توان با مشاهده مورفولوژی و رنگ تراشه و همچنین نیروی ماشین ابزار، صدا و لرزش تنظیم کرد تا سایش غیرعادی سطح رِیک کنترل شود. استفاده از هندسه‌های اینسرت با زاویه رِیک مثبت، انتخاب مواد یا پوشش‌های اینسرت مقاوم در برابر سایش، می‌تواند عمر ابزار را بهبود بخشد.

لبه ساخته شده (BUE) مستعد تشکیل در حین ماشین‌کاری آلیاژ تیتانیوم است. هنگامی که BUE پایدار است، می‌تواند با عمل به عنوان لبه برش از ابزار محافظت کند. با این حال، هنگامی که BUE تا حد معینی رشد می‌کند، بالای آن از لبه برش فراتر می‌رود و زاویه رِیک کاری واقعی را افزایش می‌دهد. تجمع و جدا شدن BUE مستقیماً بر دقت ماشین‌کاری تأثیر می‌گذارد. قطعات BUE که به سطح ماشین‌کاری شده آلیاژ تیتانیوم می‌چسبند، نقاط سخت و پلیسه ایجاد می‌کنند که بر کیفیت سطح تأثیر می‌گذارد. ریزش نامنظم و بازسازی BUE باعث نوسانات در نیروی برش می‌شود که منجر به لرزش و تأثیر بر عمر ابزار می‌شود. روش‌های رایج در عمل تولید برای کاهش یا اجتناب از تشکیل BUE در برش آلیاژ تیتانیوم عبارتند از: افزایش سرعت برش، افزایش تدریجی عمق برش تا بهینه؛ استفاده از مواد اینسرت با پوشش PVD؛ استفاده از سیستم‌های خنک‌کننده با فشار بالا و غیره.

در عملیات برش، به دلیل پلاستیسیته کم آلیاژهای تیتانیوم، سطح تماس بین تراشه و سطح رِیک کم است و سایش ابزار عمدتاً در سطح رِیک ابزار تراش رخ می‌دهد. بنابراین، اینسرت‌های برشی باید با زاویه رِیک کوچک، معمولاً 0 درجه تا 5 درجه انتخاب شوند. یک زاویه رِیک کوچک به طور موثر سطح تماس بین تراشه و سطح رِیک را افزایش می‌دهد و به اتلاف حرارت متمرکز در نزدیکی لبه برش کمک می‌کند. انتخاب یک زاویه آزاد 5 درجه تا 10 درجه می‌تواند اصطکاک بین ابزار و قطعه را کاهش دهد. انتخاب یک ترکیب سطح تماس V شکل بین پایه اینسرت و نگهدارنده ابزار، یک طراحی ساختار گیره محکم، می‌تواند به طور موثر استحکام گیره نگهدارنده ابزار را بهبود بخشد، لرزش ابزار را از بین ببرد و کیفیت سطح قطعه کار آلیاژ تیتانیوم ماشین‌کاری شده را بهبود بخشد.

3.3 انتخاب فیکسچر

هنگام موقعیت‌یابی و بستن قطعات کار آلیاژ تیتانیوم، تعامل بین نیروی بستن فیکسچر و نیروی پشتیبانی روی قطعه کار می‌تواند باعث تغییر شکل تنش در حالت آزاد شود. مقاومت در برابر نیروی برش در حین ماشین‌کاری آلیاژ تیتانیوم قابل توجه است، بنابراین سیستم فرآیند باید استحکام کافی داشته باشد. ساختار و ابعاد موقعیت‌یابی قطعه کار باید تجزیه و تحلیل شود، نقاط مرجع پایدار و قابل اعتماد انتخاب شود و در صورت لزوم پشتیبانی‌های کمکی اضافه شود یا از بیش از حد محدودیت استفاده شود تا استحکام قطعه افزایش یابد. از آنجایی که آلیاژهای تیتانیوم مستعد تغییر شکل هستند، نیروی بستن نباید بیش از حد باشد. در صورت لزوم می‌توان از آچار گشتاور استفاده کرد تا از نیروی بستن پایدار اطمینان حاصل شود. علاوه بر این، هنگام استفاده از فیکسچرها برای موقعیت‌یابی و بستن قطعات آلیاژ تیتانیوم، از تناسب خوب بین سطح موقعیت‌یابی فیکسچر و سطح موقعیت‌یابی قطعه کار اطمینان حاصل کنید و نیروی بستن فیکسچر را با نیروی پشتیبانی قطعه کار متعادل کنید. برای سطوح بستن نسبتاً بزرگ، باید تا حد امکان از روش بستن توزیع شده استفاده شود تا از تغییر شکل ناشی از فشار متمرکز جلوگیری شود. نقاط بستن گیره‌های فیکسچر باید تا حد امکان به سطح ماشین‌کاری شده قطعه کار نزدیک باشد تا لرزش ایجاد شده در حین برش آلیاژ تیتانیوم کاهش یابد.

استفاده از فیکسچرها، ابزارهای اندازه‌گیری یا ابزارهای موقت مختلف حاوی سرب، روی، مس، قلع، کادمیوم یا فلزات با نقطه ذوب پایین برای ماشین‌کاری آلیاژ تیتانیوم اکیداً ممنوع است. تجهیزات، فیکسچرها و ابزارهای مورد استفاده برای آلیاژ تیتانیوم باید تمیز و عاری از آلودگی نگه داشته شوند. قطعات کار آلیاژ تیتانیوم باید بلافاصله پس از ماشین‌کاری تمیز شوند و باقی‌مانده‌های سرب، روی، مس، قلع، کادمیوم، فلزات با نقطه ذوب پایین و غیره در سطوح آلیاژ تیتانیوم مجاز نیستند. هنگام جابجایی و حمل قطعات کار آلیاژ تیتانیوم باید از ظروف انتقال ویژه استفاده شود تا از اختلاط و ذخیره آنها با قطعات کار مواد دیگر جلوگیری شود. هنگام بازرسی و تمیز کردن سطوح آلیاژ تیتانیوم با ماشین‌کاری دقیق، از دستکش‌های تمیز استفاده کنید تا از آلودگی روغن و اثر انگشت که می‌تواند باعث ترک خوردگی تنشی و تأثیر بر عملکرد سرویس قطعه کار آلیاژ تیتانیوم شود، جلوگیری کنید.

3.4 پارامترهای برش

پارامترهای اصلی برش برای آلیاژهای تیتانیوم عبارتند از سرعت برش، نرخ پیشروی و عمق برش که سرعت برش عامل اصلی تأثیرگذار بر ماشین‌کاری آن است. آزمایش‌های مقایسه‌ای بین برش با سرعت چرخش ثابت و برش با سرعت سطح ثابت قطعات کار آلیاژ تیتانیوم نشان می‌دهد که برش با سرعت چرخش ثابت عملکرد ضعیف‌تری نسبت به برش با سرعت سطح ثابت دارد. هنگامی که سرعت برش vc = 60 متر بر دقیقه، نرخ پیشروی f = 0.127 میلی‌متر بر دور و عمق برش ap = 0.05 تا 0.1 میلی‌متر برای آلیاژهای تیتانیوم باشد، به ندرت یک لایه سخت شده در سطح آلیاژ تیتانیوم یافت می‌شود.

از آنجایی که لایه سخت شده عمدتاً پس از پرداخت در سطح قطعه کار ظاهر می‌شود، عمق برش در حین پرداخت نباید خیلی زیاد باشد، در غیر این صورت گرمای برش قابل توجهی تولید می‌کند. تجمع گرمای برش می‌تواند باعث تغییر در ساختار متالوگرافی سطح آلیاژ تیتانیوم شود و به راحتی یک لایه سخت شده در سطح قطعه ایجاد کند. عمق برش بیش از حد کم می‌تواند باعث اصطکاک و اکستروژن در سطح قطعه کار شود که منجر به سخت شدن کار می‌شود. بنابراین، در حین ماشین‌کاری قطعات کار آلیاژ تیتانیوم، عمق برش برای پرداخت باید بیشتر از اندازه هون ابزار (آماده‌سازی لبه) باشد.

انتخاب نرخ پیشروی برای آلیاژهای تیتانیوم باید متوسط باشد. اگر نرخ پیشروی خیلی کم باشد، ابزار در حین ماشین‌کاری در داخل لایه سخت شده برش می‌دهد که منجر به سایش سریع‌تر می‌شود. نرخ پیشروی را می‌توان بر اساس شعاع‌های مختلف نوک ابزار انتخاب کرد. پرداخت به طور کلی یک نرخ پیشروی کوچکتر را انتخاب می‌کند زیرا یک نرخ پیشروی بزرگ نیروهای برش را افزایش می‌دهد و باعث می‌شود ابزار گرم شود و خم شود یا لب‌پر شود. جدول 2 پارامترهای رایج برای برش آلیاژهای تیتانیوم با انواع و مواد مختلف ابزار را نشان می‌دهد.

آخرین اخبار شرکت روش‌های ماشین‌کاری و فناوری کنترل یکپارچگی سطح برای آلیاژهای تیتانیوم هوافضا  4

3.5 سیستم خنک‌کننده

الزامات برای سیال برش در برش آلیاژ تیتانیوم، مه پاشی کم است. ابزارهای خنک‌کننده با فشار بالا باید برای ماشین‌کاری آلیاژ تیتانیوم انتخاب شوند، با دستگاه پمپ فشار بالا، فشار خنک‌کننده می‌تواند به (60-150) × 10⁵ Pa (تقریباً 60-150 بار) برسد. استفاده از ابزارهای خنک‌کننده با فشار بالا برای ماشین‌کاری آلیاژهای تیتانیوم می‌تواند سرعت برش را 2 تا 3 برابر افزایش دهد، عمر ابزار را افزایش دهد و مورفولوژی تراشه آلیاژ تیتانیوم را بهبود بخشد. هنگام استفاده از سیال برش در حین ماشین‌کاری آلیاژ تیتانیوم، نیروی برش 5٪ تا 15٪ در مقایسه با برش خشک آلیاژ تیتانیوم کاهش می‌یابد، نیروی شعاعی 10٪ تا 15٪ کاهش می‌یابد، دمای برش 5٪ تا 10٪ کاهش می‌یابد و مورفولوژی سطح آلیاژ تیتانیوم ماشین‌کاری شده با چسبندگی کمتر بهتر است که برای به دست آوردن کیفیت سطح بالاتر مساعد است.

امولسیون شیمیایی Trim E206 که در حال حاضر استفاده می‌شود، که از 8٪ کنسانتره و 92٪ آب خالص مخلوط شده است، با غلظت 7٪ تا 9٪، نتایج ماشین‌کاری خوبی را در پردازش مواد آلیاژ تیتانیوم به دست می‌آورد و می‌تواند در عملیات تراشکاری، فرزکاری و سنگ‌زنی استفاده شود. Trim E206 حاوی مواد افزودنی خاصی است که به طور موثر تشکیل لبه ساخته شده را کنترل می‌کند. سیال برش حاوی مولکول‌های امولسیون شده ریز است که پایداری سیال برش را بهبود می‌بخشد و حمل و نقل را در حین ماشین‌کاری کاهش می‌دهد و ورود سیال برش به ناحیه برش را آسان‌تر می‌کند. علاوه بر این، Trim E206 مقاومت بالایی در برابر آلودگی روغن دارد و باقی‌مانده‌های سیال برش به راحتی در آب و سیال کار حل می‌شوند و به حفظ تمیزی تجهیزات و سطوح قطعات ماشین‌کاری شده کمک می‌کنند.

4. یکپارچگی سطح آلیاژ تیتانیوم

4.1 بازرسی ریزساختاری آهنگری آلیاژ تیتانیوم

بازرسی ریزساختاری آلیاژ تیتانیوم شامل بررسی سطح یک قطعه آلیاژ تیتانیوم اچ شده تحت میکروسکوپ الکترونی برای مشاهده ویژگی‌های مورفولوژیکی، توزیع و غیره ریزساختار ماده است که برای بررسی اینکه آیا ساختار متالوگرافی آلیاژ تیتانیوم با استانداردهای مربوطه و مشخصات رسم مطابقت دارد یا خیر، استفاده می‌شود. مراحل بازرسی ریزساختاری آهنگری آلیاژ تیتانیوم عبارتند از: ماشین‌کاری خشن آهنگری → پرداخت سطح → اچ سطح → تمیز کردن → خشک کردن → بازرسی میکروسکوپی. بازرسی میکروسکوپی آلیاژ تیتانیوم Ti6Al4V در شکل 2 نشان داده شده است.

الف) پرداخت سطح     ب) اچ سطح

آخرین اخبار شرکت روش‌های ماشین‌کاری و فناوری کنترل یکپارچگی سطح برای آلیاژهای تیتانیوم هوافضا  5

ج) شستشو با آب     د) معاینه میکروسکوپی

آخرین اخبار شرکت روش‌های ماشین‌کاری و فناوری کنترل یکپارچگی سطح برای آلیاژهای تیتانیوم هوافضا  6

هدف از ماشین‌کاری خشن آهنگری، حذف کامل پوسته α است. سطح آلیاژ تیتانیوم با استفاده از کاغذ سنباده آلومینا با اندازه‌های دانه 400# تا 800# پرداخت می‌شود و زبری سطح باید به Ra = 0.025 میکرومتر یا الزامات درجه بالاتر برسد. اچ از معرف Kroll استفاده می‌کند که به عنوان یک محلول آبی 2٪ HF، 4٪ HNO₃ تهیه می‌شود. مقدار مناسبی از معرف Kroll روی سطح آلیاژ تیتانیوم پرداخت شده اعمال می‌شود تا زمانی که ساختار شفاف مورد نظر به دست آید، سپس در آب شسته و خشک می‌شود. از یک میکروسکوپ الکترونی دستی برای بازرسی سطح آلیاژ تیتانیوم استفاده می‌شود. ساختار باید حاوی 10٪ تا 50٪ α اولیه باشد. مورفولوژی ریزساختاری آلیاژ تیتانیوم Ti6Al4V که در شکل 3 نشان داده شده است، نشان‌دهنده یک ساختار متالوگرافی واجد شرایط است.

الف) α اولیه در ماتریس تبدیل شده β     ب) α ناپیوسته در مرزهای دانه β

آخرین اخبار شرکت روش‌های ماشین‌کاری و فناوری کنترل یکپارچگی سطح برای آلیاژهای تیتانیوم هوافضا  7

ج) α لایه ای در دانه‌های β

آخرین اخبار شرکت روش‌های ماشین‌کاری و فناوری کنترل یکپارچگی سطح برای آلیاژهای تیتانیوم هوافضا  8

4.2 بازرسی خوردگی آنودایز آبی برای آلیاژهای تیتانیوم

در حین ماشین‌کاری آلیاژ تیتانیوم، هنگامی که سایش پهلوی ابزار رخ می‌دهد، مقاومت ضربه‌ای ابزار به تدریج کاهش می‌یابد که منجر به سخت شدن کار در سطح ماشین‌کاری شده آلیاژ تیتانیوم به دلیل اکستروژن و گرمای بیش از حد می‌شود. روش خوردگی آنودایز آبی معمولاً برای تشخیص سخت شدن و سایر عیوب استفاده می‌شود. سطح یک قطعه کار آلیاژ تیتانیوم پس از خوردگی آنودایز آبی در شکل 4 نشان داده شده است. پس از انحلال پس از درمان قطعه کار آلیاژ تیتانیوم آنودایز شده، رنگ یک فیلم اکسیدی واجد شرایط باید آبی روشن یکنواخت باشد (به شکل 4a مراجعه کنید). قطعات کار آلیاژ تیتانیوم سخت شده، پس از بازرسی خوردگی، یک سطح آبی تیره (به شکل 4b) یا نواحی تیره‌تر موضعی (به شکل 4c) با توزیع رنگ ناهموار در مناطق مختلف نشان می‌دهند.

الف) آبی روشن یکنواخت     ب) آبی تیره     ج) آبی تیره موضعی

آخرین اخبار شرکت روش‌های ماشین‌کاری و فناوری کنترل یکپارچگی سطح برای آلیاژهای تیتانیوم هوافضا  9

پس از خوردگی آنودایز آبی، برای قطعاتی که سخت شدن کار را نشان می‌دهند، می‌توان از روش‌هایی مانند تنظیم مواد ابزار برش، پوشش و زوایای برش برای ماشین‌کاری آلیاژ تیتانیوم، بهینه‌سازی مسیرهای ابزار و پارامترهای برش برای کنترل و از بین بردن سخت شدن کار استفاده کرد.

4.3 پرداخت سطح آلیاژهای تیتانیوم

برای حذف عیوب سطح از دیسک‌های کمپرسور، هاب‌ها، پروانه‌ها، شفت‌ها و فاصله‌دهنده‌های روتور آلیاژ تیتانیوم و بهبود عمر مفید قطعه، پس از تکمیل تمام عملیات ماشین‌کاری مکانیکی روی قطعه کار آلیاژ تیتانیوم، می‌توان از پرداخت دیسک فلپ دستی برای پرداخت سطح استفاده کرد. پرداخت دیسک فلپ نیاز به استفاده از ابزارهای پرداخت نشان داده شده در شکل 5 دارد: یک ابزار هوای چرخشی (سرعت 18000 دور در دقیقه)، یک مندریل پرداخت و پارچه ساینده آلومینا یا کاربید سیلیکون (مشخصات 10 میلی‌متر × 20 میلی‌متر، دانه 120#).

الف) ابزار هوای چرخشی     ب) مندریل پرداخت     ج) پارچه ساینده

آخرین اخبار شرکت روش‌های ماشین‌کاری و فناوری کنترل یکپارچگی سطح برای آلیاژهای تیتانیوم هوافضا  10

پرداخت شیار داخلی یک قطعه کار آلیاژ تیتانیوم در شکل 6 نشان داده شده است. برای دستیابی به نتایج پرداخت خوب، می‌توان از روش‌های زیر استفاده کرد:

    86-13325372991