وقد 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 من النيكل (سبيكة فائقة مقاومة للحرارة) تُستخدم في الصناعات البحرية والنووية وغيرها منذ تطويرها في ستينيات القرن الماضي، وذلك بفضل خصائصها عالية القوة ومقاومتها لدرجات الحرارة المرتفعة. كما أنها توفر حماية فائقة ضد التآكل والأكسدة.
يُعدّ تشالنجر الجديد نسخةً مجوفةً من سانيكرو 60 (المعروف أيضًا باسم سبيكة 625). صُمّم قلب ساندفيك المجوف الجديد لتحسين الأداء في مناطق مُحدّدة تشغلها سبيكة إنكونيل 625، المصنوعة من سبيكة نيكل-كروم عالية القوة تتحمّل درجات حرارة عالية للغاية في البيئات المحتوية على الكلور. تتميّز هذه السبيكة بمقاومتها للتآكل بين الحبيبات والتآكل الإجهادي، كما أنّ مُعامل مُقاومة التنقر (PRE) فيها يزيد عن 48.
هدفت الدراسة إلى تقييم ومقارنة قابلية تشغيل سبيكة سانيكرو 60 (قطرها 72 مم) مع سبيكة إنكونيل 625 (قطرها 77 مم) بشكل شامل. شملت معايير التقييم عمر الأداة، وجودة السطح، والتحكم في الرايش. ما الذي سيبرز: تركيبة القضيب المجوف الجديدة أم تركيبة القضيب الكامل التقليدية؟
يتكون برنامج التقييم في شركة ساندفيك كورومانت في ميلانو بإيطاليا من ثلاثة أجزاء: الخراطة والحفر والتثقيب.
يُستخدم مركز التشغيل الأفقي MCM لاختبارات الحفر والتثقيب. أما عمليات الخراطة فستُجرى على ماكينة Mazak Integrex Mach 2 باستخدام حوامل Capto المزودة بنظام تبريد داخلي.
تم تقييم عمر الأداة من خلال قياس تآكلها عند سرعات قطع تتراوح بين 60 و125 مترًا/دقيقة باستخدام سبيكة S05F مناسبة للتشطيب شبه النهائي والتشطيب الخشن. ولتقييم أداء كل اختبار، تم قياس كمية المواد المُزالة لكل سرعة قطع وفقًا لثلاثة معايير رئيسية:
كإجراء آخر لتقييم قابلية التشغيل، يتم تقييم ومراقبة تكوين الرقائق. قام المختبرون بتقييم توليد الرقائق لقطع ذات أشكال هندسية مختلفة (Mazak Integrex 2 المستخدمة مع حامل PCLNL وقطعة الخراطة CNMG120412SM S05F) بسرعة قطع تبلغ 65 مترًا/دقيقة.
يتم تقييم جودة السطح وفقًا لمعايير صارمة: يجب ألا تتجاوز خشونة سطح قطعة العمل Ra = 3.2 ميكرومتر، و Rz = 20 ميكرومتر. كما يجب أن تكون خالية من الاهتزازات والتآكل وتراكم المواد على حواف أدوات القطع.
أُجريت اختبارات الحفر عن طريق قطع عدة أقراص من نفس القضيب الذي يبلغ قطره 60 مم والذي استُخدم في تجارب الخراطة. تم حفر الثقب المُشَكَّل موازياً لمحور القضيب لمدة 5 دقائق، وسُجِّل تآكل السطح الخلفي للأداة بشكل دوري.
يقيّم اختبار التخريز مدى ملاءمة كل من سبيكة سانيكرو 60 المجوفة وسبيكة إنكونيل 625 الصلبة لهذه العملية المهمة. استُخدمت جميع الثقوب التي تم إنشاؤها في تجارب الحفر السابقة، وقُطعت باستخدام صنبور تخريز كورومانت M6x1. وُضعت ستة ثقوب في مركز تشغيل أفقي MCM لتجربة خيارات التخريز المختلفة والتأكد من ثباتها طوال دورة التخريز. بعد التخريز، قِس قطر الثقب الناتج باستخدام الفرجار.
كانت نتائج الاختبارات قاطعة: تفوقت قضبان سانيكرو 60 المجوفة على قضبان إنكونيل 625 الصلبة من حيث العمر الافتراضي الأطول وجودة السطح. كما أنها تضاهي القضبان الصلبة في عمليات تشكيل الرقائق، والحفر، والتثقيب، وأدت أداءً مماثلاً في هذه الاختبارات.
يتميز عمر خدمة القضبان المجوفة عند السرعات العالية بأنه أطول بكثير من عمر خدمة القضبان المصمتة، ويتجاوز ثلاثة أضعاف عمر خدمة القضبان المصمتة عند سرعة قطع تبلغ 140 مترًا/دقيقة. عند هذه السرعة العالية، لم يدم عمر القضيب المصمت سوى 5 دقائق، بينما بلغ عمر خدمة القضيب المجوف 16 دقيقة.
ظل عمر أداة Sanicro 60 أكثر استقرارًا مع زيادة سرعة القطع، فمع زيادة السرعة من 70 إلى 140 مترًا/دقيقة، انخفض عمر الأداة بنسبة 39% فقط. وهذا يُعدّ عمرًا أقصر بنسبة 86% مقارنةً بأداة Inconel 625 عند نفس تغيير السرعة.
سطح قضيب سانيكرو 60 المجوف الخام أكثر نعومة بكثير من سطح قضيب إنكونيل 625 الصلب الخام. وهذا أمر موضوعي (حيث لا تتجاوز خشونة السطح Ra = 3.2 ميكرومتر، Rz = 20 ميكرومتر)، ويتم قياسه أيضًا من خلال الحواف المرئية، وآثار الاهتزاز، أو التلف الذي يلحق بالسطح نتيجة لتكوّن الرقائق.
أظهر ساق Sanicro 60 المجوف نفس أداء ساق Inconel 625 الصلب الأقدم في اختبار اللولبة وأظهر نتائج مماثلة من حيث تآكل الجانب وتكوين رقائق منخفضة نسبيًا بعد الحفر.
تؤكد النتائج بقوة أن القضبان المجوفة تُعد بديلاً أفضل من القضبان الصلبة. يبلغ عمر الأداة ثلاثة أضعاف عمر الأدوات المنافسة عند سرعات القطع العالية. لا يقتصر تميز أداة Sanicro 60 على طول عمرها فحسب، بل إنها أكثر كفاءة أيضاً، حيث تعمل بجهد وسرعة أكبر مع الحفاظ على موثوقيتها.
مع ظهور سوق عالمية تنافسية تدفع مشغلي الآلات إلى تبني نظرة طويلة الأجل لاستثماراتهم في المواد، تُعدّ قدرة Sanicro 60 على تقليل تآكل أدوات التشغيل ضرورية لمن يسعى إلى زيادة هوامش الربح وتقديم أسعار منتجات أكثر تنافسية. وهذا يعني الكثير.
لن يقتصر الأمر على إطالة عمر الآلة وتقليل عمليات التغيير فحسب، بل إن استخدام قلب مجوف يمكن أن يتجاوز عملية التصنيع بأكملها، مما يلغي الحاجة إلى ثقب مركزي، مما قد يوفر الكثير من الوقت والمال.