Titāna sakausējuma TC4 plāno{1}}sienu dobumu detaļu apstrāde

Kāpēc TC4 titānu ir grūti apstrādāt?

Titāna sakausējums TC4, kas rakstīts arī Ti-6Al-4V un UNS R56400, ir visplašāk izmantotais titāna sakausējums kosmosa, medicīnas un augstākās klases sporta{10}}aparatūrā. Tā blīvums ir tikai aptuveni 4,43 g/cm3, savukārt stiepes izturība sasniedz aptuveni 895–950 MPa, nodrošinot stiprības un svara attiecību, ko tērauds nevar saskaņot. Tās pašas īpašības, kas sakausējumu padara pievilcīgu, arī apgrūtina griešanu: siltumvadītspēja ir tikai aptuveni 7 W/(m·K), kas ir aptuveni viena ceturtdaļa no oglekļa tērauda, ​​tāpēc griešanas siltums koncentrējas malās, nevis šķembu aiznes. Elastības modulis ir aptuveni 110 GPa, tāpēc apstrādājamā detaļa slodzes ietekmē izliecas un atsperas, un materiāls ķīmiski reaģē ar instrumentu pārklājumiem paaugstinātā temperatūrā.

Plānas{0}}sienu dobuma daļas pasliktina katru no šiem efektiem. Kad sienas biezums samazinās līdz aptuveni 2 mm, daļa ir stingra griešanas virzienā, bet elastīga visur citur, tāpēc liela daļa griešanas spēka saliek sagatavi, nevis veido šķembu. Rezultāts ir pļāpāšana, nevienmērīgs sienu biezums un montāžas virsma, kas nenoblīvēsies. Šajā rakstā kā atsauces gadījums ir izmantota reprezentatīva TC4 pārsega daļa ar 2 mm loka formas dobuma sienu un 6 mm pleciem, kā arī izklāstīts procesa maršruts, instrumenti un griešanas parametri, kas nodrošina montāžas virsmu līdzenu 0,1 mm robežās.

Atsauces daļas ģeometrija un pielaides mērķi

Atsauces vāks ir viens liels -loka formas dobums, ko ierobežo plāna siena, ar diviem smagākiem savienojošiem pleciem un pieskrūvētu montāžas atloku. Tukšs materiāls ir TC4 plāksne, kas tiek piegādāta ASTM B265, ar stieņa pamatni ASTM B348, ko izmanto armatūras elementiem. Apstrādes pielaidēm ir jāatstāj pietiekami daudz krājumu apdares gājieniem, vienlaikus saglabājot pietiekami zemu rupjās apstrādes slodzi, lai izvairītos no paliekošiem 2 mm sienas deformācijas.

Procesa maršruts: neapstrādāta frēzēšana līdz pārklāšanai

Stabils ceļš atdala metāla noņemšanu no precizitātes radīšanas. Aptuvenā apstrāde noņem lielāko daļu krājuma ar detaļu visstingrākajā stāvoklī; pus-apdare un apdare pēc tam tiek veikta ar samazinātu radiālo saķeri, lai griešanas spēks paliktu zems. Tālāk norādītā secība ir izmantota atsauces vākam.

Op 10 — tukša sagatavošana:zāģējiet un pavērsiet pret TC4 plāksni, noņemiet sagatavi pirms galīgās apstrādes, lai noņemtu atlikušo spriegumu no velmēšanas.

Op 20 – izliekta dobuma raupja un apdares frēzēšana:vispirms izveidojiet ārējo profilu un montāžas caurumus, lai turpmākajās darbībās būtu uzticams atskaites punkts un pareiza virsmas apdare izliektajā pusē.

Op 30 — ieliekta dobuma neapstrādāta frēzēšana:izvelciet loka dobumu, izmantojot augstas{0}}kobalta vai karbīda frēzes, atstājot 0,5 mm uz sienas un 0,3 mm uz grīdas.

Op 40 — stresa relaksācija:atstājiet daļu nosēsties, pēc tam{0}}nostipriniet tikai uz pleciem. Šis solis atbrīvo iekšējo spriegumu, kamēr vēl ir atlikums apdares gājieniem.

Op 50 — ieliekta dobuma apdares frēzēšana:konturējiet sienu ar lodīšu-priekšgala griezēju, veicot pastāvīgu soli-pāri, un divas vai trīs reizes atkārtoti-novietojiet sagataves instrumentus tā, lai caur plāno sienu nekad netiktu pielikts iespīlēšanas spēks.

Op 60 — montāžas virsmas apdare:pabeidziet dzirnaviņas, pēc tam slīpējiet virsmu un ar rokām apvelciet montāžas virsmu, lai sasniegtu 0,1 mm kopējo līdzenumu ar Ra 0,8 µm vai labāku.

Op 70 — pārbaude:izmēra sienas biezumu ar ultraskaņu vai sienas{0}}biezuma mērītāju pie fiksēta režģa un pārbaudiet virsmas plāksnes līdzenumu pirms galīgās montāžas.

Instrumentu projektēšana un instrumentu izvēle

Instrumentu aprīkošanai ir lielāka precizitātes budžeta daļa nekā darbgaldam uz plānām{0}}sienu titāna. Armatūrai ir jāatbalsta daļa, kas atrodas tuvu griešanas zonai, un jāpieliek savilkšanas spēks tikai uz biezajiem pleciem, nekādā gadījumā pāri 2 mm sienai. Vakuuma iespīlēšana ar profilētu atbalsta ieliktni vai zemu-kušanu noturošu savienojumu ir piemērota ieliektajam dobumam, jo ​​ļauj veikt griezumu gandrīz bez mehāniska iespīlēšanas spēka.

Diviem noteikumiem ir lielāka nozīme nekā skaitļiem. Pirmkārt, instrumentam nekad nedrīkst ļaut atrasties griezumā - stacionārs titāna malu darbs-sacietē virsmu dažu sekunžu laikā. Otrkārt, kāpšanas frēzēšana ar vidēji pozitīvu grābekļa ģeometriju rada mazāku berzi nekā parastā frēzēšana un saglabā griešanas spēku, kas ir vērsts uz atbalstīto biezo daļu.

Pļāpāšanas un deformācijas kontrole

Samaziniet radiālo iesaisti, nevis padevi:10-15% radiālais griezuma platums ar pilnu dziļumu izkliedē slodzi gar malu un novirza ierosmes frekvenci prom no sienas rezonanses.

Atbalstiet sienu no aizmugures:piepildiet dobumu ar profilētu balstu, vasku vai zemu{0}}kušanas sakausējumu, lai siena nevarētu attālināties no griezēja.

Mainiet iespīlēšanas virsmu starp gājieniem:pagriežot saspiešanas kontaktu starp pleciem, paliekošais spriegums tiek līdzsvarots ap daļu, nevis izvelk to no plakanas.

Turiet dzesēšanas šķidrumu uz malas:augsts{0}}spiediena dzesēšana paildzina instrumenta kalpošanas laiku un stabilizē griešanas temperatūru, kas ierobežo 2 mm sienas termiskos traucējumus.

Paņemiet pavasara karti:pēdējā gaismas caurlaide ar tādu pašu iestatījumu novērš elastības atjaunošanos, ko atstājis iepriekšējais griezums, un bieži vien ir starpība starp 0,15 mm un 0,05 mm plakanuma kļūdu.

Pārbaude un pieņemšana

Sienas biezumu pārbauda uz fiksēta režģa, lai jebkurš retinājums tiktu konstatēts vietā, kur tas notiek, nevis aprēķināts vidēji. Līdzenumu pārbauda uz granīta virsmas plāksnes ar skalas indikatoru, un mērījumu atkārto pēc tam, kad daļa ir izņemta no armatūras un ļauta sasniegt istabas temperatūru, jo karsts TC4 pārsegs nolasīs labāk nekā patiesībā. Detaļas, kas iztur abas pārbaudes, pirms atbrīvošanas tiek montētas ar sauso blīvējumu.

Bieži uzdotie jautājumi

J: Kāpēc tajā pašā mašīnā titāna sakausējums TC4 pļāpā vairāk nekā tērauds?
Tā kā TC4 ir aptuveni viena ceturtdaļa tērauda siltumvadītspējas koeficienta un zemāks elastības modulis, griešanas siltums paliek pie malas un daļa novirzās zem slodzes. Radiālās saķeres samazināšana un sienas atbalstīšana no aizmugures novērš lielāko daļu vibrācijas.

J: Kāds griešanas ātrums jāizmanto neapstrādātai frēzēšanai TC4?
Karbīda instrumenti parasti darbojas ar ātrumu 40-60 m/min rupjai apstrādei un 60{4}}80 m/min pusapstrādei ar plūdu dzesēšanu. Apdare ar CBN lodveida griezēju var tikt virzīta līdz 100-150 m/min, jo apdares griezums noņem ļoti maz materiāla.

J: Kā tiek novērsta 2 mm plānas sienas deformācija?
Piestipriniet tikai biezos plecus, atbalstiet dobumu ar profilētu ieliktni vai zemu-kušanas maisījumu, pēc raupšanas atbrīvojiet spriegumu un pabeidziet sienu ar daudzām vieglām piegājieniem, nevis vienu smagu gājienu.

J: Vai pēc neapstrādātas apstrādes ir nepieciešama stresa mazināšana?
Jā. Aptuvenā apstrāde nogriež lielu materiāla daudzumu un izjauc plāksnes iekšējo sprieguma līdzsvaru. Ļaujot detaļai nosēsties pirms apdares darbībām, tiek novērsta sienas kustība pēc pēdējās griešanas.

J: Kā tiek panākts 0,1 mm līdzenums uz montāžas virsmas?
Pēc gala frēzēšanas seko virsmas slīpēšana un roku pārklāšana. Nepieciešama pastāvīga-pārbaude procesā, un daļa tiek mērīta istabas temperatūrā pēc izņemšanas no armatūras.

J: Kādi standarti attiecas uz TC4 materiālu?
TC4 jeb Ti-6Al-4V attiecas ASTM B265 loksnēm un plāksnēm, ASTM B348 stieņiem un sagatavēm un AMS 4911 loksnēm. Pirkuma specifikācijās jānorāda produkta forma un nepieciešamais termiskās apstrādes nosacījums.