Analiza tehnologije kontrole deformacije strojne obrade za komponente od legure titana s tankom{0}}stjenkom

Tanko{0}}komponente legure titana općenito se odnose na precizne strukturne dijelove s debljinom stijenke u rasponu od 0,5 mm do 3 mm, slabom strukturnom krutošću i visokim zahtjevima za preciznošću obrisa. Međutim,legure titanaimaju nisku toplinsku vodljivost, nizak modul elastičnosti i visoku otpornost na rezanje. U kombinaciji s slabom krutošću struktura tankih-zida koje su sklone deformacijama pod djelovanjem sile, problemi kao što su elastična opruga, savijanje, uvijanje i van--tolerancije dimenzija lako se javljaju tijekom CNC glodanja i tokarenja. Ovi problemi dugo muče industriju s lošim jamstvom točnosti strojne obrade, malim prinosom gotovog proizvoda i nestabilnom dosljednošću serije.

 

 

1.Poteškoće obrade materijala i strukture

Legure titana pokazuju lošu provodljivost topline, nizak modul elastičnosti i jaku sklonost-nastajanju rubova na visokim temperaturama, što dovodi do vibracija rezanja i opruge izratka tijekom obrade. Tanko{2}}komponente imaju nisku krutost i osjetljive su na mikro-deformacije pod opterećenjem rezanja. Preostalo naprezanje u kovanim i valjanim dijelovima preraspodjeljuje se kako se materijal uklanja, što dovodi do savijanja dijela i postavlja velike izazove za preciznu strojnu obradu.

 

2.Klasifikacija mehanizama deformacije jezgre

• Mehanička deformacija izazvana silom rezanja: Tanke stijenke se savijaju pod opterećenjem rezanja, a opružni povrat nakon uklanjanja opterećenja uzrokuje pogreške u dimenzijama, koje se obično vide kod tankih ploča i bočnih stijenki.
• Toplinska deformacija uzrokovana toplinom rezanja: neravnomjerno lokalno toplinsko širenje i skupljanje generira toplinsko naprezanje, izazivajući cjelokupnu strukturnu distorziju.
• Deformacija zbog otpuštanja zaostalog naprezanja: Superpozicija početnog naprezanja u prazno i ​​strojnog naprezanja prekida ravnotežu naprezanja dok se materijal odsijeca, što dovodi do globalne deformacije dijela.
• Deformacija naprezanja stezanja: Nepravilni položaji stezanja ili prekomjerna sila stezanja stišću izradak, a nakon otpuštanja stezanja dolazi do opruge.

 

 

• Homogenizacija naprezanja praznih dijelova: starenje na visokoj-temperaturi primjenjuje se na praznine od legure titana za smanjenje naprezanja. Za visoko-precizne zrakoplovne i svemirske komponente usvojen je kombinirani tretman nisko-temperaturnog starenja i vibracijskog starenja.
• Regulacija ne-jednolikog dopuštenja za strojnu obradu: Diferencirana raspodjela dopuštenja temeljena na Rayleigh-Ritzovom modelu uravnotežuje opterećenja rezanja i potiskuje deformacije tanke-stijene.
• Predtretman za oblikovanje blankova: blankovi se izravnavaju i poliraju kako bi se uklonili površinski nedostaci, osigurala točnost referentne točke i smanjila deformacija obrade.

 

 

1.Optimizacija parametara rezanja

Slojevito rezanje usvojeno je za tanko{0}}dijelove od legure titana. Za završnu obradu odabrana je mala dubina rezanja i velika brzina vretena: radijalna dubina rezanja nije veća od 5% promjera alata, a jednostruka aksijalna dubina rezanja kreće se od 0,1 mm do 0,3 mm. Srednja brzina vretena koristi se u gruboj obradi za skidanje materijala, dok se velika brzina vretena i niska brzina posmaka primjenjuju u završnoj obradi. Usponsko glodanje usvojeno je tijekom cijelog procesa kako bi se smanjilo otvrdnuće i deformacija.

 

2.Optimizacija alata za rezanje i putanje alata

Odabiru se rezni alati od cementnog karbida s velikim nagibnim kutovima i promjenjivim kutovima zavojnice. Koriste se trohoidno glodanje i spiralno rezanje uranjanjem, sa simetričnim slojevitim putanjama alata obrađenim iznutra prema van. Ovo uravnotežuje oslobađanje naprezanja, sprječava krivljenje dijela i stabilizira silu rezanja.

 

3.Nadogradnja tehnologije hlađenja i podmazivanja

Minimalna količina podmazivanja (MQL) zamjenjuje hlađenje poplavom kako bi učinkovito smanjila temperaturu rezanja i obuzdala toplinsku deformaciju. Za ultra-precizne komponente, kriogeno hlađenje hladnim zrakom može se uskladiti za daljnju kontrolu toplinskog stresa.

 

 

• Optimizirajte sheme stezanja: Slijedite načela ravnomjerno raspoređenog stezanja u više-točaka i niske sile stezanja. Sila stezanja određena je simulacijskim testovima; točke stezanja raspoređene su na krutim zonama kako bi se izbjegla tanka{2}}područja stijenke i spriječila deformacija istiskivanjem.
• Dodajte pomoćne oslonce: alati za punjenje ili trnovi primjenjuju se na viseće tank{0}}strukture zidova kako bi se povećala krutost i potisnule vibracije savijanja. Podupirači i stezaljke mogu se otpustiti tek nakon što se radni predmet ohladi i naprezanje stabilizira kako bi se izbjegla opruga.
• Poboljšajte preciznost učvršćenja: Osigurajte visoku točnost pozicioniranja površina za postizanje tijesnog prianjanja između alata i obradaka, eliminirajući neravnomjerno naprezanje uzrokovano prazninama.

 

 

1.Inter-proces ublažavanja stresa

Usvojite segmentirane procese: gruba obrada → rasterećenje → polu{0}}završna obrada → sekundarno rasterećenje → završna obrada. Dodatak za strojnu obradu od 0,3–0,5 mm rezerviran je nakon grube obrade za smanjenje naprezanja pri niskim-temperaturama, a sekundarno starenje provodi se nakon polu-završne obrade kako bi se homogeniziralo naprezanje i smanjila deformacija u završnoj obradi.

 

2.Tehnologija predviđanja i kompenzacije dinamičke deformacije

Simulacijski modeli koriste se za predviđanje strojne deformacije, a genetski algoritmi primjenjuju se za optimizaciju putanje alata za kompenzaciju elastične i toplinske deformacije. Regulacija-procesa u stvarnom vremenu ostvaruje se uz praćenje na mreži, u kombinaciji s kontinuiranim ponavljanjem kroz inspekciju koordinatnog mjernog stroja (CMM). Dimenzijska deformacija može se kontrolirati unutar 0,005 mm, s indeksom sposobnosti procesa CPK većim ili jednakim 1,33 za kritične dimenzije.

 

 

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