Анализ на технологията за контрол на деформацията при машинна обработка за компоненти от тънко{0}}стенни титанови сплави

Тънкостенните компоненти от титанова сплав обикновено се отнасят за прецизни структурни части с дебелина на стената, варираща от 0,5 mm до 3 mm, слаба структурна твърдост и високи изисквания за точност на контура. обачетитанови сплавиимат ниска топлопроводимост, нисък модул на еластичност и висока устойчивост на рязане. В съчетание с лошата твърдост на тънко-стенните конструкции, склонни към деформация под въздействието на сила, по време на CNC фрезоване и струговане лесно възникват проблеми като еластично връщане назад, изкривяване, усукване и--толеранс на размерите. Тези проблеми отдавна измъчват индустрията с ниска гаранция за точност на обработка, нисък добив на готов продукт и нестабилна консистенция на партидите.

 

 

1.Трудности при машинната обработка на материала и структурата

Титаниевите сплави показват лоша топлопроводимост, нисък модул на еластичност и силна склонност към образуване-на ръбовете при високи температури, което води до вибрации при рязане и пружиниращо връщане на детайла по време на обработка. Тънкостенните-компоненти притежават ниска твърдост и са податливи на микро-деформация при натоварвания при рязане. Остатъчното напрежение в кованите и валцованите заготовки се преразпределя, когато материалът се отстранява, което води до изкривяване на частта и поставя големи предизвикателства пред прецизната машинна обработка.

 

2.Класификация на механизмите за деформация на ядрото

• Механична деформация, предизвикана от силата на рязане: Тънките стени се огъват при натоварвания на рязане, а пружинирането след отстраняване на натоварването причинява грешки в размерите, често срещани при тънки плочи и странични стени.
• Термична деформация от топлината на рязане: Неравномерното локално термично разширение и свиване генерира топлинен стрес, предизвиквайки цялостно структурно изкривяване.
• Деформация, дължаща се на освобождаване на остатъчното напрежение: Суперпозицията на първоначалното напрежение на заготовката и напрежението при обработка нарушава равновесието на напрежението, докато материалът се отрязва, което води до глобална деформация на детайла.
• Деформация на напрежението при затягане: Неправилните позиции на затягане или прекомерната сила на затягане притискат детайла и след освобождаване на затягането възниква пружиниране.

 

 

• Хомогенизиране на напрежението на заготовката: Високо{0}}температурно стареене се прилага към заготовки от титаниева сплав за облекчаване на напрежението. За високо-прецизни аерокосмически компоненти се приема комбинирано третиране на ниско-температурно стареене и вибрационно стареене.
• Регулиране на не-равномерното допустимо отклонение за обработка: Диференцирано разпределение на допустимото допустимо въз основа на модела на Rayleigh-Ritz балансира натоварванията при рязане и потиска деформацията на тънките-стени.
• Предварителна обработка на оформянето на заготовката: Заготовките се изравняват и полират, за да се елиминират повърхностните дефекти, да се осигури точност на базовите данни и да се намали деформацията при обработка.

 

 

1.Оптимизиране на параметрите на рязане

Послойното рязане се използва за тънкостенни-части от титанова сплав. За довършителни работи се избират малка дълбочина на рязане и висока скорост на шпиндела: радиалната дълбочина на рязане е не повече от 5% от диаметъра на инструмента, а единичната аксиална дълбочина на рязане варира от 0,1 mm до 0,3 mm. Средната скорост на шпиндела се използва при груба обработка за отстраняване на материал, докато висока скорост на шпиндела и ниска скорост на подаване се прилагат при довършителна обработка. Фрезоването с изкачване се използва по време на целия процес, за да се намали работното втвърдяване и деформация.

 

2.Оптимизиране на режещи инструменти и траектории на инструмента

Избрани са режещи инструменти от циментиран твърд сплав с големи наклонени ъгли и променливи ъгли на спиралата. Използват се трохоидално фрезоване и спирално рязане с потапяне, със симетрични наслоени траектории на инструмента, обработени отвътре навън. Това балансира освобождаването на напрежението, предотвратява деформацията на частта и стабилизира силата на рязане.

 

3.Надграждане на технологията за охлаждане и смазване

Смазването с минимално количество (MQL) замества наводняващото охлаждане за ефективно понижаване на температурата на рязане и ограничаване на термичната деформация. За свръх-прецизни компоненти криогенното охлаждане със студен въздух може да бъде съчетано за допълнителен контрол на топлинния стрес.

 

 

• Оптимизирайте схемите на затягане: Следвайте принципите на равномерно разпределено много{0}}точково затягане и ниска сила на затягане. Силата на затягане се определя чрез симулационни тестове; точките на затягане са разположени върху твърди зони, за да се избегнат тънкостенни зони и да се предотврати деформация при екструзия.
• Добавяне на спомагателни опори: Инструменти за пълнене или дорници се прилагат към окачени тънкостенни -структури за подобряване на твърдостта и потискане на вибрациите при огъване. Опорите и скобите могат да бъдат освободени само след като детайлът се охлади и напрежението се стабилизира, за да се избегне пружиниране.
• Подобрете прецизността на закрепването: Осигурете висока точност на позициониране на повърхностите, за да постигнете плътно прилягане между инструментите и детайлите, елиминирайки неравномерното напрежение, причинено от празнини.

 

 

1.Между{0}}процес за облекчаване на напрежението при работа

Възприемете сегментирани процеси: груба обработка → облекчаване на напрежението → полу-довършителна обработка → вторично облекчаване на напрежението → довършителна обработка. Допуск за обработка от 0,3–0,5 mm се запазва след груба обработка за облекчаване на напрежението при ниска-температура, а вторичното стареене се провежда след полу-довършителна обработка, за да се хомогенизира напрежението и да се намали деформацията при довършителната обработка.

 

2.Технология за прогнозиране и компенсиране на динамична деформация

Симулационните модели се използват за прогнозиране на машинна деформация и се прилагат генетични алгоритми за оптимизиране на траекторията на инструмента за компенсиране на еластична и топлинна деформация. -Регулирането на процесите в реално време се осъществява с онлайн мониторинг, комбиниран с непрекъсната итерация чрез инспекция на координатна измервателна машина (CMM). Деформацията на размерите може да се контролира в рамките на 0,005 mm, с индекс на способност на процеса CPK, по-голям или равен на 1,33 за критични размери.

 

 

Ruihang, като директен производител на титанови продукти, доставя суровини с оптимално качество за производството на вашите прецизни компоненти. Ако имате някакви нужди от покупка, моля не се колебайте да се свържете с нас по имейл:Sam.Rui@bjrh-titanium.com