Έρευνα σχετικά με την τεχνολογία κατεργασίας ακριβείας για πλάκα κάλυψης κοιλότητας λεπτού τοιχώματος 2 mm από κράμα τιτανίου Gr5

ΟΠλάκα κάλυψης κοιλότητας με λεπτό τοίχωμα από κράμα τιτανίου Gr5χρησιμοποιείται για σφράγιση με πίεση, η οποία επιβάλλει υψηλές απαιτήσεις σε ακρίβεια προφίλ, επιπεδότητα και ομοιομορφία πάχους τοιχώματος. Το τεμάχιο εργασίας με πάχος τοιχώματος 2 mm έχει χαμηλή δομική ακαμψία.

Η τρέχουσα εγχώρια και διεθνής έρευνα για εξαρτήματα λεπτού τοιχώματος από κράμα τιτανίου επικεντρώνεται κυρίως στην προσομοίωση κοπής, τη φλυαρία και την πρόβλεψη υπολειπόμενης τάσης. Το πλήρες σετ ολοκληρωμένων διαδικασιών μηχανικής κατεργασίας ακριβείας που στοχεύουν αυτή την πλάκα κάλυψης κοιλότητας πάχους 2 mm έχει υψηλή αξία έρευνας μηχανικής.

 

 

1. Μέρος Δομικά Χαρακτηριστικά

Το αντικείμενο της έρευνας είναι μια ανοπτημένη πλάκα κάλυψης κοιλότητας από κράμα τιτανίου Gr5, ένα εξάρτημα τύπου πλάκας με περίπλοκη κλειστή κοιλότητα. Το πάχος του πλευρικού τοιχώματος της κοιλότητας είναι 2 mm. Το τυφλό είναι σφυρηλάτηση από κράμα τιτανίου Gr5. Ορίζονται αυστηρές απαιτήσεις για ανοχή προφίλ, επιπεδότητα, ομοιομορφία πάχους τοίχου και τραχύτητα επιφάνειας. Η επιφάνεια ζευγαρώματος της πλάκας κάλυψης χρησιμεύει για σφράγιση. Οι φλυαρίες, οι γρατσουνιές και η τοπική κατάρρευση απαγορεύονται αυστηρά.

 

2. Σημαντικές δυσκολίες μηχανικής κατεργασίας

• Πίσω ελατήριο και εκτροπή εργαλείου λεπτού τοιχώματος: Το πλευρικό τοίχωμα 2 mm έχει κακή ακαμψία. Υπό τη δύναμη κοπής κατά το φρεζάρισμα, υποχωρεί ελαστικά, με αποτέλεσμα ανεπαρκές βάθος κοπής. Η πλάτη ελατηρίου μετά την κατεργασία προκαλεί πάχος τοιχώματος εκτός ανοχής και διαστάσεις προφίλ κοιλότητας.
• Κομμένη φλυαρία: Η χαμηλή δομική ακαμψία και η χαμηλή φυσική συχνότητα του εξαρτήματος προκαλούν εύκολα αναγεννητικό θόρυβο, δημιουργώντας σημάδια κραδασμών στα πλευρικά τοιχώματα, υποβαθμίζοντας την ποιότητα της επιφάνειας και επιταχύνοντας τη φθορά του εργαλείου.
• Παραμόρφωση που προκαλείται από υπολειμματική τάση: Ένας μεγάλος όγκος υλικού αφαιρείται σε σκληρή μηχανική κατεργασία, δημιουργώντας υπολειμματική τάση που προκαλείται από την κοπή. Η απελευθέρωση της πίεσης μετά την αφαίρεση του εξαρτήματος οδηγεί σε γενική παραμόρφωση της πλάκας κάλυψης και απαράδεκτη επιπεδότητα.
• Συσσωρευμένη άκρη και φθορά εργαλείου: Το κράμα τιτανίου παρουσιάζει υψηλή χημική δραστηριότητα σε υψηλές θερμοκρασίες. Η θερμότητα συγκεντρώνεται στο άκρο του εργαλείου, προκαλώντας εύκολα συσσωρευμένη άκρη και φθορά αιχμής, ως εκ τούτου κακή σταθερότητα διαστάσεων.
• Παραμόρφωση που προκαλείται από το εξάρτημα: Η συμβατική άκαμπτη σύσφιξη της πλάκας πίεσης δημιουργεί τοπική θλιπτική τάση. Το τμήμα με λεπτό τοίχωμα υφίσταται πλαστική παραμόρφωση κατά τη σύσφιξη και η επαναφορά του ελατηρίου κατά την αποσύνδεση οδηγεί σε απόκλιση διαστάσεων.

 

 

1. Διαδρομή διαδικασίας

Το τεμάχιο σφυρηλάτησης Gr5 υφίσταται πρώτα ανόπτηση ανακούφισης από καταπόνηση, ακολουθούμενη από προάλεσμα των επιφανειών αναφοράς. Η κοιλότητα υποβάλλεται σε χονδροειδή μηχανική κατεργασία με φρεζάρισμα με στρώματα σταθερού ύψους με μονόπλευρη απόσταση 0,25-0,3 mm. Η αποσύσφιξη και η παλαίωση εκτελούνται για την απελευθέρωση της πίεσης της μηχανικής κατεργασίας. Η εκ νέου σύσφιξη πραγματοποιείται για ημι-τελική επεξεργασία, αφήνοντας ομοιόμορφο μονομερές περιθώριο 0,08-0,1 mm. Η περιφερειακή άλεση με μετατόπιση περιγράμματος υιοθετείται για την κατεργασία φινιρίσματος. Η συμμετρική κατεργασία με στρώματα εφαρμόζεται στα πλευρικά τοιχώματα της κοιλότητας για να εγγυηθεί το λεπτό τοίχωμα 2 mm. Ακολούθως πραγματοποιείται αφαίρεση γρεζιών, καθαρισμός με υπερήχους, ακολουθούμενος από επιθεώρηση με χρήση μηχανής μέτρησης συντεταγμένων και ελεγκτή τραχύτητας.

 

2. Εργαλεία και εξαρτήματα

Χρησιμοποιείται τσοκ κενού για την κύρια τοποθέτηση, με τα γύρω μπλοκ ακινητοποίησης να φέρουν πλευρική δύναμη κοπής. Αφαιρούμενα στηρίγματα ρητίνης/χαμηλού σημείου τήξης τοποθετούνται μέσα στην κοιλότητα και αφαιρούνται πριν από την ολοκλήρωση της κατεργασίας. Τα δεδομένα εργαλείων είναι αλεσμένα με ακρίβεια. Η ευθυγράμμιση του μετρητή επιλογέα πραγματοποιείται για τον έλεγχο του σφάλματος τοποθέτησης, τη βελτίωση της ακαμψίας του τεμαχίου εργασίας και την καταστολή της φλυαρίας και της εκτροπής του εργαλείου.

 

3. Εργαλεία κοπής

Χρησιμοποιούνται μύλοι άκρου στερεού καρβιδίου με επίστρωση TiAlN με μεταβλητό βήμα και άνιση έλικα, με γωνία κλίσης 10 μοιρών -15 μοιρών και μεγάλη γωνία έλικας για μείωση κραδασμών και απόδοση κατά της ενσωματωμένης ακμής. Ένα εργαλείο φ6 χρησιμοποιείται για την ακατέργαστη μηχανική κατεργασία και ένας μύλος φινιρίσματος φ4 για ημι-τελική κατεργασία και κατεργασία φινιρίσματος.

 

4. Παράμετροι κοπής και ψύξη

• Τραχύ φρεζάρισμα: Ταχύτητα κοπής 45-60 m/min, τροφοδοσία ανά δόντι 0,06-0,10 mm/z, βάθος κοπής 0,4-0,6 mm, ακτινικό πλάτος κοπής που αντιστοιχεί στο 20%-30% της διαμέτρου του εργαλείου.
• Ημιτελική άλεση: Ταχύτητα κοπής 40-50 m/min, τροφοδοσία ανά δόντι 0,04-0,07 mm/z, βάθος κοπής 0,2-0,3 mm.
• Τελειώστε το φρεζάρισμα: Ταχύτητα κοπής 30-40 m/min, τροφοδοσία ανά δόντι 0,03-0,05 mm/z, βάθος κοπής 0,05-0,1 mm, ακτινικό πλάτος κοπής αντιστοιχεί στο 5%-10% της διαμέτρου του εργαλείου, έτσι ώστε να μειωθεί η ελαστική παραμόρφωση των λεπτών τοιχωμάτων.
• Ψύξη: Η εσωτερική ψύξη υψηλής πίεσης σε συνδυασμό με διαλυτό υγρό κοπής εφαρμόζεται για απαγωγή θερμότητας και λίπανση για τον μετριασμό της θερμικής παραμόρφωσης.

 

 

• Στρωματική συμμετρική φρέζα: Κατεύθυνση Z εναλλακτική κατεργασία στρώμα προς στρώμα για πλευρικά τοιχώματα κοιλότητας. Το υλικό στήριξης για λεπτά τοιχώματα διατηρείται για να εξισορροπηθούν οι δυνάμεις κοπής και να μειωθεί η παραμόρφωση που προκαλείται από την παραμόρφωση.
• Σταδιακή απελευθέρωση του στρες: Ξεσφιγκτήρας για απελευθέρωση καταπόνησης μετά από σκληρή κατεργασία. ξεχωριστές εργασίες τραχύνσεως και φινιρίσματος. Αφήστε το να σταθεί μετά το ημιτελισμό πριν από την ολοκλήρωση της κατεργασίας για να περιορίσετε τη στρέβλωση του τεμαχίου εργασίας.
• Ενιαίος έλεγχος επιδομάτων: Εξασφαλίστε σταθερό περιθώριο φινιρίσματος μέχρι το ημιτελικό για να αποφύγετε την απόκλιση του πάχους του τοίχου.
• Καταστολή φλυαρίας: Υιοθετήστε κοπτήρες μεταβλητού βήματος. μειώστε την ταχύτητα κοπής και το ακτινικό πλάτος κοπής στο φινίρισμα φρεζαρίσματος για να αποφύγετε τον συντονισμό. αναπτύξτε βοηθητικά στηρίγματα για ενίσχυση της ακαμψίας.
• Αντιστάθμιση σφάλματος: Δοκιμάστε εκ των προτέρων το μέγεθος του ελατηρίου λεπτού τοιχώματος και εφαρμόστε μικρή αντιστάθμιση προφίλ στα προγράμματα CAM για να βελτιώσετε την ακρίβεια του πάχους του τοίχου.

 

 

Η προαναφερθείσα διαδικασία εφαρμόζεται στη μηχανική κατεργασία της πλάκας κάλυψης κοιλότητας λεπτού τοιχώματος 2 mm από κράμα τιτανίου Gr5. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι το πάχος του τοιχώματος διατηρείται σταθερά στα 2 ± 0,02 mm, η ανοχή προφίλ πληροί τις προδιαγραφές, επιπεδότητα μικρότερη ή ίση με 0,03 mm, τραχύτητα εσωτερικής επιφάνειας τοίχου Ra μικρότερη ή ίση με 0,8 μm, χωρίς σημάδια κραδασμών, γρατσουνιές ή χτισμένη άκρη. Μετά την αποσύνδεση και την παραμονή 72 ωρών, η διακύμανση των διαστάσεων που μετράται κατά την εκ νέου επιθεώρηση είναι μικρότερη από 0,02 mm, υποδεικνύοντας ευνοϊκή απόδοση ελέγχου υπολειπόμενης τάσης.

• Συμπεράσματα δοκιμής: Η ελαφρά φθορά του εργαλείου στην κατεργασία φινιρίσματος θα προκαλέσει αντιστάθμιση πάχους τοίχου. Οι τακτικές προδιαγραφές αιχμής επιθεώρησης και αλλαγής εργαλείου πρέπει να διατυπώνονται για μαζική παραγωγή. Οι ακμές τείνουν να εμφανίζονται μετά την αφαίρεση του στηρίγματος. θα πρέπει να προστεθεί μια εύκαμπτη διαδικασία αφαίρεσης γρεζιών για την προστασία των επιφανειών στεγανοποίησης.

 

Αναφορές

[1] Wang Tonggang, Cheng Lei, Yang Song. Επεξεργασία CNC εξαρτημάτων πλάκας καλύμματος με κοιλότητα λεπτού τοιχώματος από κράμα τιτανίου[J]. Αγορά εργαλειομηχανών CNC, 2020.

[2] Chen Guang, Wang Jian. Πρόοδος έρευνας για τον έλεγχο μηχανικής κατεργασίας-παραμόρφωσης εξαρτημάτων με λεπτό τοίχωμα από κράμα τιτανίου[J]. Τεχνολογία Κατασκευής & Εργαλειομηχανή.

[3] Λι Γιουάν. Έρευνα σχετικά με τη φλυαρία φρεζαρίσματος και την μηχανική παραμόρφωση τμημάτων λεπτού τοιχώματος από κράμα τιτανίου TC4[D]. Πανεπιστήμιο Shenyang Ligong.

[4] Ζανγκ Χάο. Έρευνα σχετικά με τη ρύθμιση υπολειμματικής καταπόνησης για άλεση σε χαμηλή θερμοκρασία εξαρτημάτων λεπτού τοιχώματος από κράμα τιτανίου[J]. Τεχνολογία Κατασκευής & Εργαλειομηχανή.

 

Η Ruihang, ως άμεσος κατασκευαστής προϊόντων τιτανίου, παρέχει πρώτες ύλες βέλτιστης ποιότητας για την παραγωγή εξαρτημάτων ακριβείας. Εάν έχετε οποιεσδήποτε ανάγκες αγοράς, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας μέσω email:Sam.Rui@bjrh-titanium.com