عملية جديدة لتصنيع أجزاء السبائك المقاومة للحرارة قللت من تآكل الأداة بنسبة 15%

عندما يشبه تشغيل السبائك القوية قطع النار

لا يزال يتذكر الصوت — ذلك الصوت الحاد والاحتكاكي عندما تلتقي شريحة كربيد مع سبيكة إنكونيل 718 بسرعة تغذية عالية. الشرارات، ورائحة السائل المبرد الساخن، والإحباط عند فشل الأداة في منتصف الدورة.
إذا كنت قد قمت مسبقًا بتشغيل السبائك المقاومة للحرارة مثل إنكونيل أو هاستيلوي أو التيتانيوم، فأنت تعرف أن تآكل الأداة هو العدو الخفي الذي يستهلك الإنتاجية والربح على حد سواء.

على مدار الستة أشهر الماضية، كانت فريقنا يقوم باختبار عملية هجينة جديدة بالجمع بين التحكم التكيفي في التغذية وتوصيل السوائل المبردة تحت ضغط عالٍ ، مصممة خصيصًا لهذه المواد الصعبة التصنيع. والنتيجة؟ انخفاض مؤكد بنسبة 15% في تآكل الأداة ، وصولاً إلى تقليل وقت الدورة بنسبة 11% دون المساس بجودة السطح.

ما الذي يجعل سبائك مقاومة الحرارة صعبة التشغيل إلى هذا الحد؟

تحتفظ سبائك مقاومة الحرارة (HRAs) بقوتها عند درجات حرارة تزيد عن 800°م. وبينما يكون ذلك مفيدًا في قطع الطائرات أو التوربينات، فإنه كارثة بالنسبة لعمر الأداة.
تشمل المشاكل النموذجية:

• درجة حرارة قطع مرتفعة بشكل مفرط تؤدي إلى تشقق الحافة.

• تراكم المادة على الحافة نتيجة لسوء إزالة الشوائب.

• انتشار كربيد صلب أثناء التلامس الطويل مع درجات الحرارة العالية.

قبل عمليتنا الجديدة، غالبًا ما كانت أدوات القطع لا تدوم أكثر من 40–50 دقيقة من وقت القطع قبل الحاجة إلى الاستبدال — وهي إجرائية مكلفة في الإنتاج بكميات صغيرة.

العملية الهجينة الجديدة: الاختبارات الميدانية والبيانات

قمنا بإدخال ثلاث تغييرات على العملية خلال مرحلة الاختبار على مركز خراطة DMG Mori NLX 2500 استخدام أدوات قطع Kennametal KC5010 و إنكونيل 718 قضبان (قطر 80 مم).

النقطة الرئيسية:
ال خوارزمية تغذية تكيفية تُعدّل تلقائيًا معدل التغذية بناءً على مقاومة القطع. عندما تواجه الأداة مناطق أكثر صلابة أو زيادة في درجة الحرارة، يتم تقليل التغذية مؤقتًا، مما يمنع التشققات الدقيقة ويُثبّت تقدم تآكل الأداة.

في هذه الأثناء، تيارات تبريد عالية الضغط بمعدل 12 ميجا باسكال تحسّن إزالة الشوائب، وتقلّل درجة حرارة التلامس بنحو 80 درجة مئوية ، استنادًا إلى قراءاتنا لمسبار الحرارة داخل الجهاز.

لماذا يهم هذا الأمر في عمليات الشراء والتخطيط الإنتاجي

بالنسبة لمشتري المصانع ومهندسي الإنتاج، فإن هذا التحسن ينعكس مباشرة على الكفاءة التكلفة.

• عمر أداة أطول بنسبة 15% يعني استهلاكًا أقل للشفرات في كل دفعة.

• أوقات دورة أقصر بنسبة 11% تؤدي إلى إنجاز أسرع.

• نهاية سطح متسقة يقلل من إعادة الفحص والمراجعة.

إذا كنت تقوم بتشغيل سبائك الصلب عالية المقاومة في الفضاء , الطاقة ، أو طبي تطبيقات، يمكن أن يؤدي دمج التحكم التكيفي في التغذية مع المبرد عالي الضغط إلى تعويض تكاليف ترقية المعدات بسرعة — عادةً خلال أقل من ثلاثة أشهر من الإنتاج .

كيفية تنفيذ هذه العملية في مصنعك

إليك خارطة طريق بسيطة إذا كنت تفكر في اعتماد هذه الطريقة:

1. ترقية نظام التبريد – استخدم مضخات قادرة على ضغط 10–15 ميجا باسكال.

2. تثبيت برنامج مراقبة التغذية – متوفر في معظم وحدات التحكم الحديثة للآلات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC).

3. اختر إدراجات كربيد مطلية – اختر طلاءات TiAlN أو AlTiN ذات ثبات عالٍ في الصلابة عند درجات الحرارة المرتفعة.

4. قم بإجراء قطع تجريبي – ابدأ بـ 90% من معايير القطع الحالية ثم قم بالتعديل بشكل تكيفي.

5. راقب معدل البلى – استخدم مجهر أداة لقياس عرض البلى (VB) كل 15 دقيقة من التشغيل.

نصيحة: تتيح العديد من وحدات تحكم CNC، مثل FANUC وSiemens، تعديل التغذية ديناميكيًا بناءً على حمل المغزل — مما يمكّن من التحكم التكيفي شبه الآلي دون الحاجة إلى استثمارات برمجية كبيرة.

بصيرة الخبراء: إلى أين تتجه هذه التكنولوجيا

الخطوة التالية في تحسين التشغيل هي تحليل التآكل التنبؤي القائم على الذكاء الاصطناعي ، حيث تتتبع المستشعرات الاهتزاز وقوة القطع ودرجة الحرارة للتنبؤ بفشل الشريحة قبل حدوثه.
لقد بدأنا بالفعل اختبار هذا في خط الإنتاج لدينا — تُظهر البيانات الأولية تحقيق مكاسب إضافية بنسبة 5–8٪ في استخدام الأداة .

بالنسبة لفرق المشتريات التي تقيّم الموردين، فإن المصانع التي تدمج التغذية التكيفية وتحسين التبريد ستمتلك مزايا واضحة من حيث زمن الدورة، وسلامة السطح، وتكلفة القطعة الواحدة — خاصةً في مكونات السبائك عالية القيمة الخاصة بالصناعات الجوية والطبية.