Analiza tehnologiei de control al deformării prin prelucrare pentru componentele din aliaj de titan cu pereți-subțiri

Componentele de aliaj de titan cu pereți subțiri-se referă, în general, la piese structurale de precizie cu grosimea peretelui cuprinsă între 0,5 mm și 3 mm, rigiditate structurală slabă și cerințe ridicate de precizie a conturului. Cu toate acestea,aliaje de titanprezintă conductivitate termică scăzută, modul elastic scăzut și rezistență ridicată la tăiere. În combinație cu rigiditatea slabă a structurilor-pereților subțiri predispuse la deformare sub forță, probleme precum înapoierea elastică, deformarea, răsucirea și scăderea dimensională-de-toleranță apar cu ușurință în timpul frezării și strunjirii CNC. Aceste probleme au afectat de mult industria cu garanția slabă a preciziei de prelucrare, randament scăzut al produsului finit și consistență instabilă a lotului.

 

 

1.Dificultăți de prelucrare a materialului și structurii

Aliajele de titan prezintă o conducție slabă a căldurii, un modul elastic scăzut și o tendință severă de{0}}constrângere a marginilor la temperaturi ridicate, ceea ce duce la vibrații de tăiere și la revenirea piesei de prelucrat în timpul prelucrării. Componentele cu pereți-subțiri au o rigiditate scăzută și sunt susceptibile la micro-deformare la sarcinile de tăiere. Tensiunea reziduală din semifabricatele forjate și laminate se redistribuie pe măsură ce materialul este îndepărtat, rezultând deformarea pieselor și ridicând mari provocări pentru prelucrarea de precizie.

 

2.Clasificarea mecanismelor de deformare a miezului

• Deformare mecanică indusă de forța de tăiere: pereții subțiri se îndoaie sub sarcinile de tăiere, iar înapoi după îndepărtarea sarcinii provoacă erori dimensionale, observate frecvent în plăcile subțiri și pereții laterali.
• Deformarea termică din căldura de tăiere: Expansiunea și contracția termică locală neuniformă generează stres termic, declanșând o distorsiune structurală generală.
• Deformarea datorată eliberării tensiunii reziduale: Suprapunerea tensiunii inițiale a semifabricatului și a tensiunii de prelucrare rupe echilibrul tensiunii pe măsură ce materialul este tăiat, ducând la deformarea globală a piesei.
• Deformarea efortului de strângere: pozițiile de strângere necorespunzătoare sau forța de strângere excesivă stoarce piesa de prelucrat și are loc înapoi după eliberarea prindere.

 

 

• Omogenizarea tensiunii semifabricatelor: îmbătrânirea la temperatură înaltă-se aplică semifabricatelor din aliaj de titan pentru ameliorarea tensiunilor. Pentru componentele aerospațiale de-înaltă precizie, se adoptă tratamentul combinat al îmbătrânirii la temperatură joasă-și îmbătrânirii vibraționale.
• Reglementarea permisului de prelucrare ne-uniformă: distribuția diferențiată a permisului bazată pe modelul Rayleigh-Ritz echilibrează sarcinile de tăiere și suprimă deformarea-pereților subțiri.
• Pretratare de modelare a semifabricatului: semifabricatele sunt nivelate și lustruite pentru a elimina defectele de suprafață, pentru a asigura acuratețea datelor și pentru a reduce deformarea prelucrarii.

 

 

1.Optimizarea parametrilor de tăiere

Tăierea stratificată este adoptată pentru piesele din aliaj de titan cu-pereți subțiri. Pentru finisare sunt selectate adâncimea de tăiere mică și viteza mare a arborelui: adâncimea de tăiere radială nu este mai mare de 5% din diametrul sculei, iar adâncimea de tăiere axială unică variază de la 0,1 mm la 0,3 mm. Viteza medie a arborelui este utilizată la degroșare pentru îndepărtarea materialului, în timp ce viteza mare a arborelui și viteza de avans scăzută sunt aplicate la finisare. Frezarea în urcare este adoptată pe tot parcursul procesului pentru a reduce întărirea și deformarea.

 

2.Optimizarea sculelor de tăiere și a traseelor ​​sculelor

Sunt selectate scule de tăiere din carbură cimentată cu unghiuri mari de greblare și unghiuri variabile ale spiralei. Se folosesc frezarea trohoidală și tăierea elicoidală prin plonjare, cu trasee simetrice stratificate pentru scule prelucrate din interior spre exterior. Aceasta echilibrează eliberarea tensiunilor, previne deformarea pieselor și stabilizează forța de tăiere.

 

3.Actualizarea tehnologiei de răcire și lubrifiere

Lubrificarea la Cantitate Minimă (MQL) înlocuiește răcirea prin inundare pentru a reduce în mod eficient temperatura de tăiere și pentru a limita deformarea termică. Pentru componentele de ultra-precizie, răcirea criogenică cu aer rece poate fi corelată pentru a controla în continuare stresul termic.

 

 

• Optimizați schemele de prindere: urmați principiile de strângere în mai multe-puncte distribuite uniform și forță de strângere redusă. Forța de prindere este determinată prin teste de simulare; punctele de prindere sunt aranjate pe zone rigide pentru a evita zonele subțiri-peretelui și pentru a preveni deformarea prin extrudare.
• Adăugați suporturi auxiliare: instrumentele de umplere sau dornele sunt aplicate structurilor suspendate cu pereți subțiri-pentru a spori rigiditatea și a suprima vibrațiile la îndoire. Suporturile și clemele pot fi eliberate numai după ce piesa de prelucrat s-a răcit și stresul se stabilizează pentru a evita înapoi.
• Îmbunătățiți precizia dispozitivului de fixare: asigurați o precizie ridicată a suprafețelor de poziționare pentru a obține o potrivire strânsă între scule și piese de prelucrat, eliminând solicitarea neuniformă cauzată de goluri.

 

 

1.Procesul de reducere a stresului inter-operațional

Adoptați procese segmentate: prelucrare brută → detensionare → semi-finisare → detensionare secundară → finisare. O toleranță de prelucrare de 0,3–0,5 mm este rezervată după prelucrarea brută pentru reducerea tensiunilor la temperatură joasă-, iar îmbătrânirea secundară este efectuată după semi-finisare pentru a omogeniza tensiunea și a reduce deformarea la finisare.

 

2.Tehnologia de predicție și compensare a deformării dinamice

Modelele de simulare sunt folosite pentru a prezice deformarea prelucrarii, iar algoritmii genetici sunt aplicati pentru a optimiza traseele sculei pentru compensarea deformarii elastice si termice. Reglarea procesului-în timp real este realizată prin monitorizare online, combinată cu iterare continuă prin inspecția mașinii de măsurare în coordonate (CMM). Deformarea dimensională poate fi controlată cu 0,005 mm, cu indice de capacitate de proces CPK Mai mare sau egal cu 1,33 pentru dimensiunile critice.

 

 

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