מה זה טיטניום?
טיטניום (Ti) הוא יסוד כימי מתכתי, מספרו האטומי 22, המתאפיין בצבע כסוף-אפור. הוא ידוע בחוזקו הגבוה, משקלו הקל ועמידותו המרשימה בפני קורוזיה. תכונות אלו הופכות אותו למתאים במיוחד לשימושים בתעשיות שונות.
טיטניום תכונות:
Titanium הוא מחומרי הגלם המתכתיים המבוקשים והאיכותיים ביותר בתעשיות שונות. מתכת באמת ייחודית המציעה תכונות סופר שימושיות ויעילות, מה שהופך אותה לאופטימאלית לאינספור יישומים חדישים ומשוכללים, מתעופה, חלל ורפואה, דרך מערכת נשק וביטחון ועד מוצרי צריכה פרימיום.
מתכת טיטניום היא קלה וחזקה מאוד, עמידה לחלודה ולגורמי שחיקה ונזק אחרים, עם טמפרטורת היתוך גבוהה משמעותית לעומת פלדה ופלדת אל-חלד, מתכת שמאוד מתאימה לעיבוד שבבי מתקדם – תכונות אלו הופכות סגסוגת טיטניום לבחירה הראשונה והמועדפת על מהנדסים, יצרניות ומתכננים של מערכות חלל, מטוסים, פתרונות רפואיים מתקדמים להשתלה, מערכות נשק, הגנה וביטחון וכן הלאה עם שלל דוגמאות.
תכונות נוספות של טיטניום:
- העברת חום ברמות מצויות וגבוהות מאוד.
- מותך רק בכ-1680 מעלוץ צלזיוס. זו נקודת היתוך גבוהה, לצורך המחשה מדובר על מעל 300 מעלות מעל סגסוגות פלדה נפוצות.
- עמידות מעולה וגבוהה לשחיקה ע"י מינרלים, חמצון (חלודה וקורוזיה), כלורידים וגם בפני מרביתן של החומצות האורגניות.
- אינרטי ואינו רעיל או מגיב, לכן זהו חומר גלם שימושי מאוד לשתלים אורטופדיים ודנטליים ולשאר יישומים רפואיים המושתלים בתוך הגוף או באים במגע עם הגוף.
- מציג התנגדות חשמלית גבוהה.
סוגים וסגסוגות
סגסוגות Titanium מכילות תוספים של יסודות אחרים לשיפור תכונות החומר. הסגסוגות מחולקות לשלוש קטגוריות עיקריות:
סגסוגות אלפא (α): מכילות תוספים כמו אלומיניום ופחמן. מאופיינות בעמידות טובה לזחילה ויכולת ריתוך טובה. משמשות בחלקים מבניים בתעשיית התעופה.
סגסוגות בטא (β): מכילות תוספים כמו מוליבדן, ונדיום וכרום. ניתנות לחישול קר ולטיפולי חום, ומשמשות ביישומים הדורשים חוזק גבוה ועמידות בפני קורוזיה.
סגסוגות אלפא-בטא (α+β): משלבות את תכונות שתי הקבוצות הקודמות. הסגסוגת הנפוצה ביותר היא Ti-6Al-4V (דרגה 5), המכילה 6% אלומיניום ו-4% ונדיום. מאופיינת בחוזק גבוה, עמידות בפני קורוזיה ויכולת ריתוך טובה. משמשת בחלקי טורבינות, רכיבי שלדות מטוסים ושתלים רפואיים.
היבטים חשובים בעיבוד טיטניום
יש כמה נושאים והיבטים חשובים שיש להכיר ולקחת בחשבון כאשר ניגשים לעיבוד, בעיקר בהקשר לתקלות וקשיים העשויים להתגלות בתהליך העיבוד והייצור. בטיפול נכון ועם מיכון מתאים, נושאים אלו מטופלים בצורה טובה ואפקטיבית, אך יש להכירם לפני כניסה לתהליכי עיבוד שבבי וייצור רכיבים.
- קיבוע החומר בזמן עבודה ותנועתיות: אמנם היא מתכת המציעה תכונות חומר רצויות וטובות יותר לעומת פלדה ממוצעת, אך לא אחת זו מתכת שגגם מתנהגת בצורה יותר גמישה והיא לא תמיד קשיחה כמו מתכות אחרות. זה מצריך קיבוע חזק של הטיטניום המעובד וכוונון כמה שיותק קשיח של מכונת העיבוד עצמה. שיקולים מכאניים נוספים שיש לקחת בחשבון הם להימנע מהפרעות או עצירות בחיתוכים ושמירה על כלי העיבוד בתנועה כל זמן שיש מגע עם חומר הגלם המעובד. השתהות בחור קידוח או עצירת כלי העיבוד צמוד לקיר פרופיל Titanium יגרום לראש העיבוד לשפשף את המתכת, מה שייצור עודף חום ויכול להקשות את נקודת העיבוד ולשחוק את הכלי מוקדם מדי.
- יצירת חום: חימום יתר הוא אויב משמעותי, בעיקר כאשר מדובר על סגסוגות הכוללות חומרים ההופכים את המתכת לקשה יותר. כך שיש לקחת בחשבון מהירויות עיבוד והזנה כדי להימנע מחיכוך יתר של הכלי עם המתכת, מה שיגרום גם לנזקי חום עודף לרכיב המיוצר וגם לשחיקה מהירה. מסיבה זו, במקרים רבים בוחרים במהירויות סיבובי מנוע נמוכות יותר ובעומס שבבי גבוה יותר (הזנה מהירה יותר של חומר הגלם), כמו גם שימוש בחומרי קירור בלחץ גבוה.
- שחיקת החומר והצטברות חומר גלם על ראש העיבוד: המשוכה הבאה שיש להתחשב בה היא שלטיטניום יש נטייה להיצמד לכלי החיתוך והעיבוד, מה שפוגע כמובן בתפקוד ראש העיבוד ובתוצאות שהוא מספק וגם יכול ליצור שחיקה ופגיעה ברכיב המיוצר ובאלמנטים בגימור שלו. זהו נושא מורכב ורגיש, אשר ניתן לצמצם את הסיכון שלו באמצעות שימוש בכמויות גדולות של נוזל קירור המיושם בלחץ גבוה על אזור העיבוד – במטרה להסיר שבבי טיטניום הכי מהר שאפשר מרגע שהם נוצרים.
פתרונות ייעודיים לעיבוד טיטניום
בעוד שהדאגות העיקריות בעיבוד סגסוגות טיטניום משתנות בהתאם לסוג החומר המדויק ולמהות הרכיב שיש לייצר, השיטות להתגבר על קשיים ודאגות אלו נותרות סה"כ די קבועות. הקונספט המרכזי הוא להימנע משחיקה מוגברת של החומר, למנוע יצירת חום והתקשות האזור המעובד ולמנוע הסטה של כלי העיבוד או החלק המעובד. יש להשתמש בהרבה נוזל קירור בלחץ גבוה, לשמור על מהירויות נמוכות ומהירויות הזנה גבוהות יחסית ולהשתמש ב-Setup קשיח ככל שניתן.
בנוסף, יש לבחור כלי עיבוד מתאים, גם בצורה ובגודל כמו בכל משימת עיבוד שבבי אך גם מבחינת הציפוי של ראש העיבוד עצמו. הכוונה היא שיש צורך בראש עיבוד עם ציפוי המתאים להתמודד עם תכונות הטיטניום ועם יצירת החום הגבוהה המעורבת בעיבוד חומר גלם זה. ראש עיבוד מתאים גם יצמצם את הסיכון לשחיקת חומר. דוגמא לראש עיבוד מתאים היא למשל כזה הכולל ציפוי מיוחד של אלומיניום וטיטניום חנקתיים.
בנוסף לכל מה שכבר הזכרנו, יש עוד מכלול טכניקות ייעודיות ומיוחדות – כולן קשורות לתכונות המיוחדות של מתכת זו והסגסוגות התעשייתיות שלה. כך שבהחלט יש צורך בידע מקצועי ספציפי ומתמחה כדי לבצע עיבוד איכותי, אמין ועמיד של הרכיבים וגם במיכון עיבוד שבבי המתאים למהות המשימה. כאשר עיקר בצורך במיכון ייחודי הוא בראשי העיבוד ובכוונון נכון של המערכת למאפיינים – על פי רוב לא צריך מכונת CNC מיוחדת רק לצורך עיבוד וייצור.
כך שהעיבוד הוא לאו דווקא קשה מקצועית ותפעולית, אך בהחלט מדובר על תחום פרטני אשר דורש מיומנות חזקה ומקיפה, את כלי העבודה המתאימים ואת כל מערך היכולות אשר מספק רכיבים חסרי פשרות ליישומים הדורשים את התכונות המצוינות שלה.
שימושים
לבסוף, ניגע בקצרה בשימושים והצרכים שבהם פונים לסגסוגות טיטניום כדי ליצור רכיבים וחלקים. בזכות תכונות פיזיקליות ומכאניות רבות וטובות – חוזק גבוה, משקל נמוך, עמידות מעולה לחום, חלודה ושחיקה כימית, עמידות לדפורמציות מכאניות וכן הלאה. כאשר במקביל היא מתכת יקרה יחסית להפקה ולעיבוד, לכן השימוש בה יהיה עבור מוצרים המחייבים את הטוב ביותר ואת השילוב האופטימאלי של תכונות שמתכת זו מספקת.
כך ניתן לראות שימוש נרחב והולך וגובר בטיטניום לייצור רכיבים למטוסים, מסוקים ומערכות אוויריות אחרות, עבור רכיבים בתחום הנדסת החלל, חלקי פרמיום מיוחדים לתעשיית הרכב וליישומים רפואיים מתקדמים המצריכים חוזק, משקל נמוך, עמידות גבוהה והולכת חשמל נמוכה. כמו כן, אפשר היום לראות גם שימושים מסוימים באדריכלות והנדסה אזרחית – למשל בחיפויים מיוחדים למבנים וכאשר יש צורך בתשתיות מתכת עם עמידות מעולה מפני חלודה (למשל בסביבות קרובות לים).
זקוקים לשירותי עיבוד ורוצים לוודא שאתם מקבלים תמורה מלאה ואופטימאלית להשקעה שלכם ברכיב המורכב והיקר שאתם זקוקים לו? פנו ליעקובוביץ חיים ונשמח לעזור לכם ולספק לכם את שירותינו המקצועיים בעיבוד שבבי.
