Forskning på presisjonsbearbeidingsteknologi for 2 mm tynnvegget hulromsdekselplate av Gr5 titaniumlegering

DeGr5 titanlegering tynnvegget hulromsdekselplatebrukes til trykkbærende tetning, som stiller høye krav til profilnøyaktighet, planhet og veggtykkelses-ensartethet. Arbeidsstykket med 2 mm veggtykkelse har lav strukturell stivhet.

Gjeldende innenlandsk og internasjonal forskning på tynnveggede titanlegeringskomponenter fokuserer for det meste på kuttesimulering, skravling og prediksjon av gjenværende stress. Det komplette settet med integrerte presisjonsbearbeidingsprosesser rettet mot denne 2 mm tykke hulromsdekselplaten har høy teknisk forskningsverdi.

 

 

1. Del strukturelle egenskaper

Forskningsobjektet er en glødet Gr5 titanlegering hulromsdekselplate, en platetype komponent med et komplekst lukket hulrom. Sideveggtykkelsen på hulrommet er 2 mm. Emnet er en Gr5 titanlegeringssmiing. Det stilles strenge krav til profiltoleranse, planhet, jevnhet i veggtykkelse og overflateruhet. Den sammenfallende overflaten til dekkplaten tjener til forsegling; skravlemerker, riper og lokal kollaps er strengt forbudt.

 

2. Store maskineringsvansker

• Tilbakefjæring og verktøyavbøyning av tynnvegg: Sideveggen på 2 mm har dårlig stivhet. Under skjærekraft under fresing gir den elastisk etter, noe som resulterer i utilstrekkelig skjæredybde. Etter-bearbeiding tilbakefjæring forårsaker utover toleranse veggtykkelse og hulromsprofildimensjoner.
• Skjærende skravling: Lav strukturell stivhet og lav naturlig frekvens av komponenten induserer lett regenerativ skravling, produserer skravlingmerker på sidevegger, forringer overflatekvaliteten og akselererer verktøyslitasje.
• Deformasjon indusert av gjenværende spenning: Et stort volum materiale fjernes ved grov bearbeiding, og genererer skjæreindusert restspenning. Spenningsfrigjøring etter fjerning av armaturet fører til generell forvrengning av dekkplaten og uakseptabel flathet.
• Verktøyoppbygd kant og slitasje: Titanlegering viser høy kjemisk aktivitet ved høye temperaturer. Varmen konsentrerer seg ved verktøyspissen, og forårsaker lett oppbygget kant og banebrytende slitasje, derav dårlig dimensjonsstabilitet.
• Fixtur-indusert deformasjon: Konvensjonell stiv trykkplateklemming genererer lokal trykkspenning. Den tynnveggede delen gjennomgår plastisk deformasjon under innspenning, og tilbakefjæring ved avspenning fører til dimensjonsavvik.

 

 

1. Prosessrute

Gr5 smiemnet gjennomgår først spenningsavlastende gløding, etterfulgt av forfresing av referanseflater. Hulrommet er grovbearbeidet ved lagdelt fresing i konstant høyde med en ensidig justering på 0,25-0,3 mm. Avspenning og aldring utføres for å frigjøre bearbeidingsbelastning. Gjenklemming utføres for semi-finishing, og etterlater et jevnt ensidig tilskudd på 0,08-0,1 mm. Periferfresing med konturforskyvning er tatt i bruk for ferdigbearbeiding; symmetrisk lagdelt bearbeiding påføres hulroms sidevegger for å garantere den 2 mm tynne veggen. Avgrading, ultralydrensing iverksettes deretter, etterfulgt av inspeksjon ved hjelp av en koordinatmåler og ruhetstester.

 

2. Verktøy og inventar

En vakuumchuck brukes for primær posisjonering, med omkringliggende stoppblokker for å bære sideveis skjærekraft. Avtakbare harpiks-/lavsmeltepunktstøtter monteres inne i hulrommet og fjernes før ferdig bearbeiding. Verktøydatum er presisjonsslipt; Målerinnstilling utføres for å kontrollere posisjoneringsfeil, forbedre arbeidsstykkets stivhet og undertrykke skravling og verktøyavbøyning.

 

3. Skjæreverktøy

TiAlN-belagte endefreser av solid karbid med variabel stigning og ulik helix brukes, med en skråvinkel på 10 grader -15 grader og stor spiralvinkel for vibrasjonsreduksjon og anti-oppbygget kantytelse. Et φ6-verktøy brukes til grovbearbeiding, og en φ4 sluttfres for halv- og finbearbeiding.

 

4. Kutteparametere og kjøling

• Grov fresing: Kuttehastighet 45-60 m/min, mating per tann 0,06-0,10 mm/z, skjæredybde 0,4-0,6 mm, radiell skjærebredde som utgjør 20%-30% av verktøyets diameter.
• Halvfinfresing: Kuttehastighet 40-50 m/min, mating per tann 0,04-0,07 mm/z, skjæredybde 0,2-0,3 mm.
• Ferdig fresing: Kuttehastighet 30-40 m/min, mating per tann 0,03-0,05 mm/z, skjæredybde 0,05-0,1 mm, radiell skjærebredde som utgjør 5%-10% av verktøyets diameter, for å redusere elastisk deformasjon av tynne vegger.
• Avkjøling: Innvendig høytrykkskjøling kombinert med løselig skjærevæske brukes for varmeavledning og smøring for å redusere termisk deformasjon.

 

 

• Lagdelt symmetrisk fresing: Z-retning vekslende lag-for-lag maskinering for hulroms sidevegger. Materialstøtte for tynne vegger beholdes for å balansere skjærekrefter og redusere avbøyningsindusert deformasjon.
• Fasevis frigjøring av stress: Løsne klemmer for spenningsfrigjøring etter grovbearbeiding; separate grov- og etterbehandlingsoperasjoner. La stå etter semi-finishing før ferdig bearbeiding for å begrense arbeidsstykkets vridning.
• Ensartet kvotekontroll: Sørg for konsistent etterbehandlingsgodtgjørelse gjennom semi-finishing for å unngå avvik i veggtykkelse.
• Undertrykkelse av skravling: Bruk kuttere med variabel stigning; reduser skjærehastighet og radiell skjærebredde ved ferdigfresing for å unngå resonans; utplassere hjelpestøtter for å øke stivheten.
• Feilkompensasjon: Test tynnveggsfjæringsstyrken på forhånd, og bruk mindre profilkompensasjon i CAM-programmer for å forbedre veggtykkelsenøyaktigheten.

 

 

Den ovennevnte prosessen brukes for å maskinere den 2 mm tynnveggede hulromsdekselplaten av Gr5 titanlegering. Resultatene viser at veggtykkelse holdes stabilt på 2 ± 0,02 mm, profiltoleranse oppfyller spesifikasjoner, planhet Mindre enn eller lik 0,03 mm, indre veggens overflateruhet Ra Mindre enn eller lik 0,8 μm, uten skravlemerker, riper eller oppbygd kant. Etter avspenning og 72-timers stående, er dimensjonsvariasjonen målt ved re-inspeksjon mindre enn 0,02 mm, noe som indikerer gunstig ytelse for restspenningskontroll.

• Testkonklusjoner: Litt verktøyslitasje ved ferdigbearbeiding vil forårsake forskyvning av veggtykkelse. Regelmessige banebrytende inspeksjon og spesifikasjoner for verktøybytte skal formuleres for masseproduksjon. Kantgrader har en tendens til å oppstå etter fjerning av støtte; en fleksibel avgradingsprosedyre bør legges til for å beskytte tetningsflater.

 

Referanser

[1] Wang Tonggang, Cheng Lei, Yang Song. CNC-bearbeiding av titanlegering tynnveggede hulromsdekselplatedeler[J]. CNC Machine Tool Market, 2020.

[2] Chen Guang, Wang Jian. Forskningsfremgang på maskinerings-deformasjonskontroll av tynnveggede titanlegeringsdeler[J]. Produksjonsteknologi og maskinverktøy.

[3] Li Yuan. Forskning på fresing og maskineringsdeformasjon av TC4 titanlegering tynnveggede deler[D]. Shenyang Ligong universitet.

[4] Zhang Hao. Forskning på regulering av restspenning for lavtemperaturfresing av tynnveggede titanlegeringsdeler[J]. Produksjonsteknologi og maskinverktøy.

 

Ruihang, som en direkte produsent av titanprodukter, leverer råvarer av optimal kvalitet til din presisjonskomponentproduksjon. Hvis du har noen kjøpsbehov, kan du gjerne kontakte oss via e-post:Sam.Rui@bjrh-titanium.com