Cercetare privind tehnologia de prelucrare de precizie pentru placa de acoperire a cavității cu pereți subțiri de 2 mm din aliaj de titan Gr5

ThePlacă de acoperire pentru cavitate cu pereți subțiri din aliaj de titan Gr5este utilizat pentru etanșarea prin presiune, care impune cerințe ridicate privind precizia profilului, planeitatea și uniformitatea grosimii peretelui. Piesa de prelucrat cu grosimea peretelui de 2 mm are o rigiditate structurală scăzută.

Cercetările actuale interne și internaționale privind componentele cu pereți subțiri din aliaj de titan se concentrează în cea mai mare parte pe simularea tăierii, vibrațiile și predicția tensiunii reziduale. Setul complet de procese integrate de prelucrare de precizie care vizează această placă de acoperire a cavității cu grosimea de 2 mm are o valoare ridicată de cercetare inginerească.

 

 

1. Caracteristicile structurale ale părții

Obiectul de cercetare este o placă de acoperire a cavității din aliaj de titan Gr5, o componentă de tip placă cu o cavitate închisă complexă. Grosimea peretelui lateral al cavității este de 2 mm. Semifabricatul este o forjare din aliaj de titan Gr5. Sunt stabilite cerințe stricte pentru toleranța profilului, planeitatea, uniformitatea grosimii peretelui și rugozitatea suprafeței. Suprafața de îmbinare a plăcii de acoperire servește pentru etanșare; urmele de zgârieturi, zgârieturile și prăbușirea locală sunt strict interzise.

 

2. Dificultăți majore de prelucrare

• Respingere cu arc și devierea sculei a peretelui subțire: Peretele lateral de 2 mm are o rigiditate slabă. Sub forța de tăiere în timpul frezării, cedează elastic, rezultând o adâncime de tăiere insuficientă. Retragerea elastică după prelucrare determină grosimi ale peretelui și dimensiunile profilului cavității în afara toleranței.
• Tăiind discuția: Rigiditatea structurală scăzută și frecvența naturală scăzută a componentei induc cu ușurință vibrații regenerative, producând urme de vibrații pe pereții laterali, degradând calitatea suprafeței și accelerând uzura sculei.
• Deformare indusă de solicitarea reziduală: Un volum mare de material este îndepărtat în prelucrarea brută, generând stres rezidual indus de tăiere. Eliberarea tensiunii după îndepărtarea dispozitivului de fixare duce la deformarea generală a plăcii de acoperire și la planeitate inacceptabilă.
• Marginea formată a sculei și uzura: Aliajul de titan prezintă activitate chimică ridicată la temperaturi ridicate. Căldura se concentrează la vârful sculei, provocând cu ușurință marginile încorporate și uzura vârfului, deci o stabilitate dimensională slabă.
• Deformare indusă de fixare: Prindere convențională rigidă cu plăci de presiune generează stres de compresiune local. Piesa cu pereți subțiri suferă o deformare plastică în timpul strângerii, iar retragerea cu elastic la deblocare duce la abateri dimensionale.

 

 

1. Traseul procesului

Semifabricatul de forjare Gr5 este mai întâi supus unei recoaceri de reducere a tensiunii, urmată de pre-frezarea suprafețelor de referință. Cavitatea este prelucrată brut prin frezare stratificată la înălțime constantă, cu o toleranță unilaterală de 0,25-0,3 mm. Deblocarea și îmbătrânirea sunt efectuate pentru a elibera stresul de prelucrare. Re-strângerea se efectuează pentru semifinisare, lăsând un permis unilateral uniform de 0,08-0,1 mm. Frezarea periferică cu contur offset este adoptată pentru prelucrarea de finisare; Prelucrarea stratificată simetrică este aplicată pe pereții laterali ai cavității pentru a garanta peretele subțire de 2 mm. Debavurarea, curățarea cu ultrasunete sunt implementate ulterior, urmate de inspecție folosind o mașină de măsurat în coordonate și un tester de rugozitate.

 

2. Scule și accesorii

Pentru poziționarea primară este folosită o mandrina cu vid, cu blocuri de oprire înconjurătoare pentru a suporta forța de tăiere laterală. Suporturile detașabile din rășină/punct de topire scăzut sunt montate în interiorul cavității și îndepărtate înainte de finisarea prelucrarii. Datele sculelor sunt șlefuite cu precizie; alinierea cadranului este efectuată pentru a controla eroarea de poziționare, pentru a îmbunătăți rigiditatea piesei de prelucrat și pentru a suprima vibrațiile și deformarea sculei.

 

3. Scule de tăiere

Sunt utilizate freze din carbură solidă acoperite cu TiAlN, cu pas variabil și helix inegal, având un unghi de greblare de 10 grade -15 grade și un unghi de helix mare pentru reducerea vibrațiilor și performanță anti-încărcare. O unealtă φ6 este utilizată pentru prelucrarea brută, iar o freză de finisare φ4 pentru prelucrarea semifinisată și de finisare.

 

4. Parametrii de tăiere și răcire

• Frezarea brută: Viteză de tăiere 45-60 m/min, avans per dinte 0,06-0,10 mm/z, adâncimea de tăiere 0,4-0,6 mm, lățimea radială de tăiere reprezentând 20%-30% din diametrul sculei.
• Frezarea semifiniselor: Viteza de taiere 40-50 m/min, avans per dinte 0,04-0,07 mm/z, adancime de taiere 0,2-0,3 mm.
• Terminați frezarea: Viteza de taiere 30-40 m/min, avans per dinte 0,03-0,05 mm/z, adancime de taiere 0,05-0,1 mm, latimea radiala de taiere reprezentand 5%-10% din diametrul sculei, astfel incat sa se reduca deformarea elastica a peretilor subtiri.
• Răcire: Răcirea internă de înaltă presiune combinată cu fluidul de tăiere solubil este aplicată pentru disiparea căldurii și lubrifiere pentru a atenua deformarea termică.

 

 

• Frezare simetrică stratificată: Prelucrare alternativă strat cu strat în direcția Z pentru pereții laterali cavități. Suportul material pentru pereții subțiri este păstrat pentru a echilibra forțele de tăiere și pentru a reduce deformarea indusă de deformare.
• Eliberarea treptată a stresului: Desprindere pentru eliberarea tensiunilor după prelucrarea brută; operatii separate de degrosare si finisare. Lăsați să stea după semifinisare înainte de a termina prelucrarea pentru a limita deformarea piesei de prelucrat.
• Control uniform al indemnizațiilor: Asigurați o toleranță de finisare consistentă prin semifinisare pentru a evita abaterea grosimii peretelui.
• Suprimarea chatterului: Adopta freze cu pas variabil; reduceți viteza de tăiere și lățimea radială a tăieturii la frezarea de finisare pentru a evita rezonanța; instalați suporturi auxiliare pentru a spori rigiditatea.
• Compensarea erorilor: Testați în prealabil mărimea returului elastic al peretelui subțire și aplicați o compensare minoră a profilului în programele CAM pentru a îmbunătăți acuratețea grosimii peretelui.

 

 

Procesul menționat mai sus este aplicat pentru prelucrarea plăcii de acoperire a cavității cu pereți subțiri de 2 mm din aliaj de titan Gr5. Rezultatele arată că grosimea peretelui este menținută stabil la 2 ± 0,02 mm, toleranța profilului îndeplinește specificațiile, planeitate Mai mică sau egală cu 0,03 mm, rugozitatea suprafeței peretelui interior Ra Mai mică sau egală cu 0,8 μm, fără urme de zgârieturi, zgârieturi sau margini încorporate. După deblocare și 72 de ore în picioare, variația dimensională măsurată la reinspecție este mai mică de 0,02 mm, indicând performanța favorabilă de control al tensiunii reziduale.

• Concluziile testului: Ușoară uzură a sculei la prelucrarea de finisare va cauza decalarea grosimii peretelui. Specificațiile regulate de inspecție de ultimă oră și schimbarea sculelor trebuie formulate pentru producția de masă. Bavurile marginilor tind să apară după îndepărtarea suportului; trebuie adăugată o procedură flexibilă de debavurare pentru a proteja suprafețele de etanșare.

 

Referințe

[1] Wang Tonggang, Cheng Lei, Yang Song. Prelucrarea CNC a pieselor plăcii de acoperire cu pereți subțiri din aliaj de titan[J]. Piața de mașini-unelte CNC, 2020.

[2] Chen Guang, Wang Jian. Progresul cercetării privind controlul prelucrării-deformării pieselor cu pereți subțiri din aliaj de titan[J]. Tehnologie de fabricație și mașini-unelte.

[3] Li Yuan. Cercetări privind vibrația de frezare și deformarea prin prelucrare a pieselor cu pereți subțiri din aliaj de titan TC4[D]. Universitatea Shenyang Ligong.

[4] Zhang Hao. Cercetări privind reglarea tensiunilor reziduale pentru frezarea la temperatură joasă a pieselor cu pereți subțiri din aliaj de titan[J]. Tehnologie de fabricație și mașini-unelte.

 

Ruihang, ca producător direct de produse din titan, furnizează materii prime de calitate optimă pentru producția dumneavoastră de componente de precizie. Dacă aveți orice nevoie de achiziție, vă rugăm să nu ezitați să ne contactați prin e-mail:Sam.Rui@bjrh-titanium.com