Istraživanje tehnologije precizne strojne obrade za 2-mm tankostjenu pokrovnu ploču šupljine od Gr5 legure titana

ThePoklopna ploča za šupljinu tankih stijenki od legure titana Gr5koristi se za brtvljenje pod pritiskom, što postavlja visoke zahtjeve na točnost profila, ravnost i ujednačenost debljine stijenke. Izradak s debljinom stijenke od 2 mm ima nisku strukturnu krutost.

Trenutna domaća i međunarodna istraživanja komponenti tankih stijenki od legure titana većinom su usredotočena na simulaciju rezanja, klepetanje i predviđanje zaostalog naprezanja. Kompletan set integriranih preciznih procesa strojne obrade koji ciljaju na ovu 2-mm debelu ploču za udubljenje ima visoku vrijednost inženjerskog istraživanja.

 

 

1. Strukturne karakteristike dijela

Predmet istraživanja je žarena pokrovna ploča šupljine od legure titana Gr5, komponenta pločastog tipa sa složenom zatvorenom šupljinom. Debljina bočne stijenke šupljine je 2 mm. Uzorak je Gr5 okov od legure titana. Postavljeni su strogi zahtjevi za toleranciju profila, ravnost, ujednačenost debljine stijenke i hrapavost površine. Spajna površina pokrovne ploče služi za brtvljenje; tragovi klepetanja, ogrebotine i lokalno urušavanje strogo su zabranjeni.

 

2. Velike poteškoće strojne obrade

• Opruga i otklon alata tanke stijenke: Bočna stijenka od 2 mm ima lošu krutost. Pod silom rezanja tijekom glodanja elastično popušta, što rezultira nedovoljnom dubinom rezanja. Opruga nakon strojne obrade uzrokuje debljinu stjenke izvan tolerancije i dimenzije profila šupljine.
• Rezanje brbljanja: Niska strukturna krutost i niska prirodna frekvencija komponente lako izazivaju regenerativno tresenje, stvarajući tragove klepetanja na bočnim stijenkama, degradirajući kvalitetu površine i ubrzavajući trošenje alata.
• Deformacija izazvana zaostalim naprezanjem: Velika količina materijala uklanja se grubom strojnom obradom, stvarajući zaostalo naprezanje izazvano rezanjem. Otpuštanje naprezanja nakon uklanjanja učvršćenja dovodi do sveukupnog iskrivljenja pokrovne ploče i neprihvatljive ravnosti.
• Rub i trošenje naslagani alatom: Legura titana pokazuje visoku kemijsku aktivnost na povišenim temperaturama. Toplina se koncentrira na vrhu alata, lako uzrokujući nagomilani rub i oštro trošenje, a time i lošu stabilnost dimenzija.
• Deformacija izazvana učvršćenjem: Uobičajeno stezanje krute tlačne ploče stvara lokalno tlačno naprezanje. Tankostijeni dio podvrgava se plastičnoj deformaciji pri stezanju, a povratna opruga nakon otpuštanja dovodi do dimenzijskog odstupanja.

 

 

1. Put procesa

Gr5 otkivak prvo prolazi žarenje za smanjenje naprezanja, nakon čega slijedi prethodno glodanje referentnih površina. Šupljina je grubo obrađena slojevitim glodanjem konstantne visine s jednostranim dopuštenjem od 0,25-0,3 mm. Otpuštanje stezanja i starenje se izvode kako bi se oslobodio strojni stres. Ponovno stezanje se provodi za polu-završnu obradu, ostavljajući jednolični jednostrani dopuštenje od 0,08-0,1 mm. Periferno glodanje s konturnim pomakom usvojeno je za završnu obradu; simetrična slojevita obrada primjenjuje se na bočne stijenke šupljine kako bi se zajamčila debljina stijenke od 2 mm. Naknadno se provodi skidanje srha, ultrazvučno čišćenje, zatim kontrola pomoću koordinatnog mjernog stroja i uređaja za ispitivanje hrapavosti.

 

2. Alati i pribor

Za primarno pozicioniranje koristi se vakuumska stezna glava, s okolnim graničnim blokovima koji podnose bočnu silu rezanja. Uklonjivi nosači od smole/niskog tališta postavljaju se unutar šupljine i uklanjaju prije završne strojne obrade. Referentne točke alata su precizno brušene; poravnanje mjerača se provodi kako bi se kontrolirala pogreška pozicioniranja, poboljšala krutost obratka i suzbilo klepetanje i otklon alata.

 

3. Alati za rezanje

Koriste se čejna glodala od punog karbida presvučena TiAlN s promjenjivim korakom i nejednakom zavojnicom, s nagibnim kutom od 10 stupnjeva do 15 stupnjeva i velikim zavojnim kutom za smanjenje vibracija i učinak protiv nagomilanih rubova. Alat φ6 koristi se za grubu obradu, a završno glodalo φ4 za poluzavršnu i završnu obradu.

 

4. Parametri rezanja i hlađenje

• Grubo glodanje: Brzina rezanja 45-60 m/min, posmak po zubu 0,06-0,10 mm/z, dubina rezanja 0,4-0,6 mm, radijalna širina rezanja čini 20%-30% promjera alata.
• Poluzavršno glodanje: Brzina rezanja 40-50 m/min, posmak po zubu 0,04-0,07 mm/z, dubina rezanja 0,2-0,3 mm.
• Završite glodanje: Brzina rezanja 30-40 m/min, posmak po zubu 0,03-0,05 mm/z, dubina rezanja 0,05-0,1 mm, radijalna širina rezanja čini 5%-10% promjera alata, kako bi se smanjila elastična deformacija tankih stijenki.
• Hlađenje: Visokotlačno unutarnje hlađenje u kombinaciji s topivom tekućinom za rezanje primjenjuje se za odvođenje topline i podmazivanje kako bi se ublažila toplinska deformacija.

 

 

• Slojevito simetrično glodanje: Izmjenična obrada sloj po sloj u smjeru Z za bočne stijenke šupljine. Zadržava se materijalna potpora za tanke stijenke kako bi se uravnotežile sile rezanja i smanjila deformacija izazvana deformacijom.
• Postupno otpuštanje stresa: Otpustite stezaljku za otpuštanje naprezanja nakon grube obrade; odvojene operacije grube i završne obrade. Ostavite stajati nakon polu-završne obrade prije završne obrade kako biste spriječili savijanje izratka.
• Jedinstvena kontrola dodataka: Osigurajte dosljedan dopušteni završni sloj kroz polu-završnu obradu kako biste izbjegli odstupanje debljine stijenke.
• Suzbijanje brbljanja: Usvojite rezače s promjenjivim korakom; smanjiti brzinu rezanja i radijalnu širinu reza u završnom glodanju kako bi se izbjegla rezonancija; postaviti pomoćne potpore za povećanje krutosti.
• Kompenzacija pogreške: Unaprijed testirajte veličinu opruge tankih stijenki i primijenite manju kompenzaciju profila u CAM programima kako biste poboljšali točnost debljine stijenke.

 

 

Gore spomenuti postupak primjenjuje se na strojnu obradu 2-mm tankozidne pokrovne ploče šupljine od titanijske legure Gr5. Rezultati pokazuju da se debljina stjenke stabilno održava na 2 ± 0,02 mm, tolerancija profila zadovoljava specifikacije, ravnost manja ili jednaka 0,03 mm, hrapavost unutarnje stjenke Ra manja ili jednaka 0,8 μm, bez tragova klepetanja, ogrebotina ili izgrađenog ruba. Nakon skidanja stezaljki i stajanja od 72 sata, varijacija dimenzija izmjerena u ponovnom pregledu manja je od 0,02 mm, što ukazuje na povoljnu izvedbu kontrole zaostalog naprezanja.

• Zaključci testa: Malo trošenje alata u završnoj obradi uzrokovat će pomak debljine stijenke. Redovita vrhunska inspekcija i specifikacije izmjene alata bit će formulirane za masovnu proizvodnju. Rubovi se obično pojavljuju nakon uklanjanja potpore; treba dodati fleksibilni postupak skidanja ivica kako bi se zaštitile brtvene površine.

 

Reference

[1] Wang Tonggang, Cheng Lei, Yang Song. CNC obrada dijelova pokrovne ploče tankih stijenki od legure titana [J]. Tržište CNC alatnih strojeva, 2020.

[2] Chen Guang, Wang Jian. Napredak istraživanja o kontroli strojne obrade i deformacije tankostjejnih dijelova od legure titana [J]. Tehnologija proizvodnje i alatni strojevi.

[3] Li Yuan. Istraživanje glodanja i deformacija strojne obrade tankostjenih dijelova od legure titana TC4[D]. Sveučilište Shenyang Ligong.

[4] Zhang Hao. Istraživanje regulacije zaostalog naprezanja za niskotemperaturno glodanje tankostjenih dijelova od legure titana[J]. Tehnologija proizvodnje i alatni strojevi.

 

Ruihang, kao izravni proizvođač proizvoda od titana, opskrbljuje sirovine optimalne kvalitete za vašu proizvodnju preciznih komponenti. Ako imate bilo kakvih potreba za kupnjom, slobodno nas kontaktirajte putem e-pošte:Sam.Rui@bjrh-titanium.com