تطورات التشغيل بالموجات فوق الصوتية لمعالجة السبائك الصلبة

في مجال التصنيع الدقيق، تطرح بعض المواد تحديات هائلة للمهندسين. يعتبر كربيد التنجستن، المعروف أيضًا باسم كربيد الأسمنت، مادة بارزة من هذا النوع من "المكسرات الصلبة التي يصعب كسرها". أصبح هذا السبيكة المكونة من التنجستن والكربيدات ضرورية للأدوات القاطعة والمكونات المقاومة للتآكل نظرًا لصلابتها الاستثنائية ومقاومتها للتآكل وثباتها الحراري. ومع ذلك، فإن هذه الخصائص نفسها تخلق صعوبات كبيرة في التشغيل، حيث تثبت الأساليب التقليدية عدم كفايتها بينما تكافح التقنيات المتخصصة مع عدم الكفاءة والتآكل السريع للأدوات.

إن الخصائص الاستثنائية لكربيد التنجستن - 2-3 مرات أكثر صلابة من الفولاذ مع تصنيف صلابة موس يبلغ 8.5-9 - تجعلها متفوقة على معظم المواد المعدنية. يظل استقرارها الكيميائي دون مساومة حتى في ظل درجات الحرارة المرتفعة والظروف القاسية، مما يجعلها مثالية للأدوات القاطعة والمكونات عالية التآكل في جميع أنحاء تشغيل المعادن والتعدين وتشكيل المعادن وتطبيقات شفرات المنشار.

ومع ذلك، فإن هذه الصلابة الشديدة تخلق تحديات تشغيل غير مسبوقة. تثبت طرق الدوران والطحن والحفر التقليدية أنها غير فعالة. في حين يمكن استخدام أدوات الماس متعدد الكريستالات (PCD) أو نتريد البورون المكعب (CBN) أو الأدوات الخزفية، فإنها تتعرض لتآكل متسارع وفقدان سريع للحدة.

تتضمن طرق التشغيل الأولية الحالية طحن عجلة الماس أو تشغيل التفريغ الكهربائي (EDM). في حين أنها وظيفية، فإن هذه الأساليب تطرح صعوبات متعددة في تحقيق نتائج عالية الجودة.

تتجلى عقبات التشغيل في ثلاثة مجالات حاسمة:

• الجودة وطول عمر الأداة: تأتي الصلابة الشديدة للمادة مع الهشاشة، مما يؤدي إلى التشقق والتشقق والتدهور السريع للأداة. تكافح الطرق التقليدية للحفاظ على الجودة بينما تتآكل الأدوات المتخصصة بشكل مفرط.
• قيود الكفاءة: يتطلب الجمع بين الكثافة العالية والصلابة والهشاشة تحكمًا دقيقًا في الاهتزاز وقوى القطع. تؤدي السيطرة غير الكافية إلى تشققات دقيقة وتفتت، مما يجعل العملية تستغرق وقتًا طويلاً ومحبطة للمصنعين.

توفر التطورات الأخيرة في تكنولوجيا التشغيل بالموجات فوق الصوتية حلولًا واعدة لهذه التحديات المستمرة. تجمع هذه التقنية المبتكرة بين الاهتزاز عالي التردد (أكثر من 20000 اهتزاز دقيق في الثانية) مع عمليات التشغيل التقليدية، مما يخلق اهتزازات طولية للأداة أثناء الدوران.

تشمل فوائد آلية الاهتزاز الدقيق هذه:

• تقليل قوى القطع: يسمح الاحتكاك المنخفض بين الأداة وقطعة العمل بمعدلات تغذية أعلى مع تحسين جودة السطح وإطالة عمر الأداة.
• تحسين إخلاء الرقائق: تعزز الاهتزازات عالية التردد كسر الرقائق وتمنع التشابك، مما يعزز الجودة والكفاءة.

الحالة 1: طحن بلمسة نهائية عاكسة
حقق أحد المصنعين جودة سطحية من الدرجة البصرية (Ra < 0.002μm) على قطعة عمل من كربيد التنجستن مقاس 20x20 مم باستخدام حامل أداة HSKE40 بالموجات فوق الصوتية مع CTS و ATC و CNC مدمجة. أكملت عملية الأداة الواحدة كل شيء بدءًا من التشغيل الخشن وحتى اللمسة النهائية العاكسة، مما أثبت أنه ذو قيمة خاصة للقوالب الدقيقة واللكمات ومكونات الصمامات عالية الضغط.

الحالة 2: تشغيل الخيوط
قامت عملية أخرى بتشغيل خيوط M10x1.5P وأجرت طحنًا على شكل H على قطعة عمل مقاس 50x70x10 مم باستخدام حامل HSKA63 بالموجات فوق الصوتية. مثل وقت الإنجاز البالغ 5 ساعات انخفاضًا بنسبة 60٪ مقارنة بطرق EDM التقليدية، مع تحقيق تشطيب سطحي فائق (Ra 0.8μm).

توافق الأداة: تقوم أنظمة الموجات فوق الصوتية تلقائيًا بمسح الأدوات بحثًا عن ترددات الرنين (عادةً 20-32 كيلو هرتز) ويمكنها التكيف مع متطلبات الأدوات المحددة، مع إثبات توافق معظم الأدوات القياسية بعد التحقق الشامل.

تحسين المعلمات: تتضمن التكنولوجيا دعمًا شاملاً لتحديد معدلات التغذية والسعات المثلى، مما يضمن حصول المستخدمين على أقصى استفادة من النظام.

بالنسبة للمصنعين الذين يواجهون تحديات تشغيل كربيد التنجستن، تمثل تقنية الموجات فوق الصوتية تقدمًا كبيرًا، مما يوفر كفاءة وجودة وطول عمر للأداة محسّنة مقارنة بالطرق التقليدية.