شاركت نتائج دراسة مفصلة أجرتها الشركة لمقارنة قضبان Inconel 625 الصلبة مع قضبان Sanicro 60 المجوفة الجديدة.
إنكونيل 625 (رقم UNS N06625) هو سبيكة فائقة مقاومة للحرارة، أساسها النيكل، تُستخدم في الصناعات البحرية والنووية وغيرها منذ تطويرها في ستينيات القرن الماضي، نظرًا لخصائصها العالية في القوة ومقاومتها لدرجات الحرارة المرتفعة. كما تتميز بحماية مُعززة ضد التآكل والأكسدة.
تشالنجر الجديد هو نسخة مجوفة من سانيكرو 60 (المعروفة أيضًا باسم سبيكة 625). صُممت نواة ساندفيك المجوفة الجديدة لتوفير أداء أفضل في مناطق معينة يشغلها إنكونيل 625، وهي مصنوعة من سبيكة نيكل-كروم عالية القوة تتحمل درجات حرارة عالية جدًا في البيئات المحتوية على الكلور. مقاومة للتآكل بين الحبيبات والتآكل الإجهادي، وتتمتع بمعامل مقاومة تآكل أكبر من 48.
هدفت الدراسة إلى تقييم ومقارنة شاملين لقابلية تشغيل سانيكرو 60 (القطر = 72 مم) مع إنكونيل 625 (القطر = 77 مم). وشملت معايير التقييم عمر الأداة وجودة السطح والتحكم في الرقائق. ما الذي سيبرز: وصفة القضبان المجوفة الجديدة أم القضبان الكاملة التقليدية؟
يتكون برنامج التقييم في Sandvik Coromant في ميلانو بإيطاليا من ثلاثة أجزاء: الخراطة والحفر والنقر.
يُستخدم مركز التشغيل الأفقي (HMC) من شركة MCM لاختبارات الحفر واللولبة. تُجرى عمليات الخراطة على آلة Mazak Integrex Mach 2 باستخدام حوامل Capto مع سائل تبريد داخلي.
تم تقييم عمر الأداة من خلال تقييم تآكلها عند سرعات قطع تتراوح بين 60 و125 مترًا/دقيقة باستخدام سبيكة من فئة S05F مناسبة للتشطيب شبه النهائي والتخشين. لقياس أداء كل اختبار، تم قياس إزالة المواد لكل سرعة قطع وفقًا لثلاثة معايير رئيسية:
كمقياس آخر لقابلية التشغيل، يتم تقييم ومراقبة عملية تشكيل الرقائق. قيّم الفاحصون عملية إنتاج الرقائق لقطع ذات أشكال هندسية مختلفة (Mazak Integrex 2 المستخدم مع حامل PCLNL وماكينة الخراطة CNMG120412SM S05F) بسرعة قطع 65 مترًا في الدقيقة.
تُقيَّم جودة السطح وفقًا لمعايير صارمة: يجب ألا تتجاوز خشونة سطح قطعة العمل Ra = 3.2 ميكرومتر، وRz = 20 ميكرومتر. كما يجب أن تكون خالية من الاهتزازات أو التآكل أو تراكمات الحواف (BUE - تراكم المواد على أدوات القطع).
أُجريت اختبارات الحفر بقطع عدة أقراص من نفس القضيب بقطر 60 مم المُستخدم في تجارب الخراطة. حُفرت الثقب المُخرَط بالتوازي مع محور القضيب لمدة 5 دقائق، وسُجِّل تآكل السطح الخلفي للأداة بشكل دوري.
يُقيّم اختبار اللولبة ملاءمة مادة Sanicro 60 المجوفة ومادة Inconel 625 الصلبة لهذه العملية المهمة. استُخدمت جميع الثقوب المُنشأة في تجارب الحفر السابقة، وقُطعت باستخدام أداة تثبيت لولبية Coromant M6x1. حُملت ستة منها في مركز تشغيل أفقي MCM لتجربة خيارات لولبة مختلفة، والتأكد من بقائها صلبة طوال دورة اللولبة. بعد اللولبة، قس قطر الثقب الناتج باستخدام فرجار.
كانت نتائج الاختبار قاطعة: تفوقت قضبان Sanicro 60 المجوفة على قضبان Inconel 625 الصلبة بعمر أطول وتشطيب سطحي أفضل. كما طابقت القضبان الصلبة في تشكيل الرقائق والحفر والنقر والنقر، وأدت أداءً جيدًا بنفس القدر في هذه الاختبارات.
عمر خدمة القضبان المجوفة عند السرعات العالية أطول بكثير من القضبان الصلبة، وأكثر من ثلاثة أضعاف من القضبان الصلبة عند سرعة قطع 140 مترًا في الدقيقة. عند هذه السرعة العالية، استمر القضيب الصلب 5 دقائق فقط، بينما استمر القضيب المجوف 16 دقيقة.
حافظت أداة سانيكرو 60 على ثباتها مع زيادة سرعة القطع، ومع زيادة السرعة من 70 ضعفًا إلى 140 مترًا/دقيقة، انخفض عمرها بنسبة 39% فقط. وهذا يعني أن عمرها أقصر بنسبة 86% من إنكونيل 625 مع نفس التغيير في السرعة.
سطح قضيب Sanicro 60 المجوف أكثر نعومة بكثير من سطح قضيب Inconel 625 الصلب. وهذا أمر موضوعي (لا تتجاوز خشونة السطح Ra = 3.2 ميكرومتر، Rz = 20 ميكرومتر)، ويُقاس أيضًا بالحافة البصرية، أو بآثار الاهتزاز، أو بتلف السطح الناتج عن تكوّن الشظايا.
أظهر ساق Sanicro 60 المجوف نفس أداء ساق Inconel 625 الصلبة الأقدم في اختبار الخيوط وأظهر نتائج مماثلة من حيث تآكل الجانب وتكوين الرقائق المنخفض نسبيًا بعد الحفر.
تدعم النتائج بقوة فكرة أن القضبان المجوفة تُعدّ بديلاً مُحسّناً للقضبان الصلبة. عمر الأداة أطول بثلاث مرات من منافسيها عند سرعات القطع العالية. لا يقتصر عمر أداة Sanicro 60 على كونها أطول فحسب، بل إنها أيضاً أكثر كفاءة، حيث تعمل بجهد أكبر وسرعة أكبر مع الحفاظ على الموثوقية.
مع ظهور سوق عالمية تنافسية تدفع مشغلي الآلات إلى اتخاذ وجهة نظر طويلة الأجل بشأن استثماراتهم المادية، فإن قدرة Sanicro 60 على تقليل التآكل في أدوات التصنيع أمر لا بد منه لأولئك الذين يتطلعون إلى زيادة الهوامش وأسعار المنتجات الأكثر تنافسية. وهذا يعني الكثير.
لن يؤدي ذلك إلى إطالة عمر الماكينة وتقليل عمليات التغيير فحسب، بل إن استخدام قلب مجوف يمكن أن يتجاوز عملية التصنيع بأكملها، مما يلغي الحاجة إلى وجود ثقب مركزي، مما قد يوفر الكثير من الوقت والمال.