टाइटेनियम मिश्र धातु मशीनिंग के क्षेत्र में, उपकरण का चयन सीधे उत्पादन दक्षता, मशीनिंग गुणवत्ता और समग्र लागत नियंत्रण को प्रभावित करता है। अनुचित उपकरण सामग्री का चयन करने से तेजी से टूट-फूट हो सकती है, प्रतिस्थापन की आवृत्ति बढ़ सकती है, और उपकरण व्यय में काफी वृद्धि हो सकती है। इसलिए, प्रदर्शन और लागत को संतुलित करने के लिए सही उपकरणों का चयन करना टाइटेनियम मिश्र धातु प्रसंस्करण में लगे किसी भी उद्यम के लिए एक महत्वपूर्ण चुनौती है। यह लेख टाइटेनियम मशीनिंग के लिए सामान्य उपकरण सामग्री की जांच करता है और प्रक्रियाओं को अनुकूलित करने और लागत कम करने के लिए उपकरण चयन के लिए व्यावहारिक मार्गदर्शन प्रदान करता है।

आज उपलब्ध मुख्यधारा की उपकरण सामग्री चार प्राथमिक श्रेणियों में आती है: उच्च गति इस्पात (HSS), कोबाल्ट-आधारित मिश्र धातु, कार्बाइड और सिरेमिक। प्रत्येक सामग्री में विशिष्ट विशेषताएं और अनुप्रयोग होते हैं। इन गुणों को समझना उचित उपकरण चयन के लिए आधार बनाता है।

उच्च गति इस्पात अपना नाम उच्च घूर्णी गति पर काटने के प्रदर्शन को बनाए रखने की क्षमता से प्राप्त करता है। एक उच्च-मिश्र धातु उपकरण इस्पात के रूप में, HSS में आमतौर पर टंगस्टन, क्रोमियम और वैनेडियम होता है, जिसमें सटीक संरचनाएं आपूर्तिकर्ता के अनुसार भिन्न होती हैं। जबकि HSS उपकरण टाइटेनियम मिश्र धातुओं को मशीन कर सकते हैं, उनका खराब टूट-फूट प्रतिरोध उन्हें उच्च-मात्रा वाले उत्पादन वातावरण के लिए अव्यावहारिक बनाता है जहां बार-बार उपकरण परिवर्तन दक्षता कम कर देंगे और श्रम लागत में वृद्धि करेंगे।

कोबाल्ट-आधारित मिश्र धातु, मुख्य रूप से कोबाल्ट, क्रोमियम और टंगस्टन से बनी होती है, जो अच्छा टूट-फूट प्रतिरोध प्रदान करती हैं। हालांकि, लगभग 60 Rc की कठोरता के साथ, ये मिश्र धातु उच्च-कठोरता वाले टाइटेनियम मिश्र धातुओं के साथ संघर्ष करती हैं। हालांकि नरम धातुओं के लिए उपयुक्त है, टाइटेनियम मशीनिंग में उनका अनुप्रयोग सीमित रहता है।

कार्बाइड उपकरण वर्तमान में टाइटेनियम मिश्र धातु मशीनिंग पर हावी हैं। यह सामग्री उच्च तापमान पर असाधारण कठोरता बनाए रखती है, जबकि बेहतर टूट-फूट प्रतिरोध और प्लास्टिक विरूपण का प्रतिरोध प्रदान करती है। अतिरिक्त लाभों में उत्कृष्ट तापीय चालकता और उच्च लोचदार मापांक शामिल हैं। कार्बाइड उपकरण आम तौर पर दो श्रेणियों में आते हैं: टंगस्टन-कोबाल्ट और टाइटेनियम-कोबाल्ट कार्बाइड। अधिकांश कार्बाइड उपकरणों में टूट-फूट प्रतिरोध को बढ़ाने, घर्षण गुणांक को कम करने और गर्मी अपव्यय में सुधार करने के लिए विशेष कोटिंग होती है। उचित कोटिंग के साथ जोड़े जाने पर, कार्बाइड उपकरण विस्तारित उपकरण जीवन और बेहतर मशीनिंग गुणवत्ता प्रदान करते हैं।

सिरेमिक उपकरण रासायनिक निष्क्रियता से लाभान्वित होते हैं, जो उन्हें टाइटेनियम जैसी प्रतिक्रियाशील धातुओं के लिए आदर्श बनाते हैं। उनका असाधारण गर्मी प्रतिरोध और कठोरता उच्च गति काटने के संचालन को सक्षम करती है। हालांकि, सिरेमिक उपकरण महत्वपूर्ण भंगुरता और तापीय और यांत्रिक झटके के प्रति भेद्यता से पीड़ित हैं। कई विशेषज्ञ प्रतिकूल मशीनिंग स्थितियों के तहत अप्रत्याशित प्रदर्शन पर ध्यान देते हैं, जिसके लिए सिरेमिक उपकरण का चयन करते समय ऑपरेटिंग मापदंडों पर सावधानीपूर्वक विचार करने की आवश्यकता होती है।

टेलर टूल लाइफ समीकरण विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए इष्टतम उपकरण सामग्री का चयन करने के लिए एक गणितीय ढांचा प्रदान करता है:

जहां:

• V = काटने की गति (m/min)
• T = उपकरण जीवन (मिनट)
• C = 1-मिनट उपकरण जीवन पर काटने की गति (सामग्री-निर्भर स्थिरांक)
• n = टेलर घातांक (आमतौर पर 0.1-0.3), उपकरण सामग्री, वर्कपीस और काटने की स्थितियों द्वारा निर्धारित

यह समीकरण काटने की गति और उपकरण दीर्घायु के बीच संबंध स्थापित करता है, जो विभिन्न परिचालन स्थितियों के तहत उपकरण जीवन की भविष्यवाणी करने में सक्षम बनाता है।

1. मशीनिंग आवश्यकताओं को परिभाषित करें: टाइटेनियम मिश्र धातु ग्रेड, सटीक विनिर्देशों, सतह खत्म करने की आवश्यकताओं और उत्पादन लक्ष्यों की पहचान करें।

2. डेटा एकत्र करें: विशिष्ट टाइटेनियम मिश्र धातु को संसाधित करने वाली विभिन्न उपकरण सामग्रियों के लिए काटने की गति (V), उपकरण जीवन (T), और टेलर घातांक (n) मान एकत्र करें। स्रोतों में निर्माता के तकनीकी मैनुअल, अनुसंधान साहित्य, या काटने के परीक्षण शामिल हैं।

3. गणना करें: सामग्री में उपकरण जीवन की तुलना करने के लिए टेलर समीकरण में एकत्र किए गए डेटा को इनपुट करें। उदाहरण के लिए, 100 m/min की आवश्यक काटने की गति और 60 मिनट के लक्ष्य उपकरण जीवन को देखते हुए, समीकरण यह निर्धारित करता है कि कौन सी सामग्री इन मापदंडों को पूरा करती है।

4. विकल्पों का मूल्यांकन करें: खरीद मूल्य, प्रतिस्थापन आवृत्ति और मशीनिंग दक्षता सहित कुल लागत कारकों पर विचार करें। बार-बार बदलाव की आवश्यकता वाले कम लागत वाले उपकरण विस्तारित सेवा जीवन वाले उच्च-मूल्य वाले विकल्प की तुलना में समग्र रूप से अधिक महंगे साबित हो सकते हैं।

विशेष कोटिंग उपकरण के प्रदर्शन को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाती है। सामान्य विकल्पों में शामिल हैं:

• टाइटेनियम नाइट्राइड (TiN): उच्च कठोरता और टूट-फूट प्रतिरोध के साथ सामान्य प्रयोजन कोटिंग
• टाइटेनियम कार्बनिट्राइड (TiCN): कठिन-से-मशीन सामग्री के लिए बेहतर कठोरता और टूट-फूट प्रतिरोध
• टाइटेनियम एल्यूमीनियम नाइट्राइड (TiAlN): उच्च गति और शुष्क मशीनिंग के लिए बेहतर उच्च तापमान स्थिरता और ऑक्सीकरण प्रतिरोध
• हीरा-जैसे कार्बन (DLC): गैर-लौह धातुओं और कंपोजिट के लिए अल्ट्रा-कम घर्षण और अत्यधिक कठोरता

कोटिंग चयन को वर्कपीस सामग्री गुणों, काटने की गति, शीतलक उपयोग और सटीक आवश्यकताओं को ध्यान में रखना चाहिए।

सामग्री और कोटिंग चयन से परे, काटने के मापदंडों का अनुकूलन दक्षता में सुधार करता है और लागत कम करता है। प्रमुख चर में शामिल हैं:

• काटने की गति: उच्च गति उत्पादकता बढ़ाती है लेकिन उपकरण टूट-फूट में तेजी लाती है
• फीड दर: अधिक फीड दर आउटपुट को बढ़ावा देती है लेकिन सतह खत्म करने से समझौता कर सकती है
• कट की गहराई: गहरी कट सामग्री हटाने की दर में सुधार करते हैं लेकिन काटने के बल को बढ़ाते हैं

प्रयोग और शोधन के माध्यम से, निर्माता इष्टतम पैरामीटर संयोजनों की पहचान कर सकते हैं जो उपकरण व्यय को कम करते हुए दक्षता को अधिकतम करते हैं।

एक एयरोस्पेस घटक निर्माता ने Ti-6Al-4V भागों की मशीनिंग के लिए TiAlN कोटिंग के साथ कार्बाइड उपकरण का चयन किया। पैरामीटर अनुकूलन के बाद, ऑपरेशन ने हासिल किया:

• काटने की गति: 80 m/min
• फीड दर: 0.1 mm/rev
• कट की गहराई: 0.5 mm

इन मापदंडों ने सतह खत्म करने के विनिर्देशों को पूरा करते हुए 120 मिनट का उपकरण जीवन दिया। पिछले HSS उपकरणों की तुलना में, इस विन्यास ने उपकरण दीर्घायु को तिगुना कर दिया, उत्पादकता में 50% की वृद्धि की, और उपकरण लागत में 40% की कमी की।

टाइटेनियम मिश्र धातु मशीनिंग में उपकरण चयन सर्वोपरि बना हुआ है। सामग्री गुणों को समझकर और टेलर समीकरण को लागू करके, निर्माता इष्टतम उपकरण समाधानों की पहचान कर सकते हैं। कोटिंग चयन और पैरामीटर अनुकूलन आगे दक्षता और लागत-प्रभावशीलता को बढ़ाते हैं। अधिकांश टाइटेनियम मशीनिंग अनुप्रयोगों के लिए, लेपित कार्बाइड उपकरण स्थायित्व और प्रदर्शन के बीच आदर्श संतुलन का प्रतिनिधित्व करते हैं। उद्यमों को अपनी विशिष्ट आवश्यकताओं के लिए सबसे उपयुक्त उपकरण रणनीति को लागू करने के लिए परिचालन आवश्यकताओं का सावधानीपूर्वक मूल्यांकन करना चाहिए।