מחקר על טכנולוגיית עיבוד שבבי מדויק עבור לוח כיסוי חלל דק דופן בגודל 2 מ"מ מסגסוגת טיטניום Gr5

הצלחת כיסוי חלל עם קירות סגסוגת טיטניום Gr5משמש לאיטום נושאות לחץ, המטיל דרישות גבוהות על דיוק פרופיל, שטוחות ואחידות עובי הדופן. חומר העבודה עם עובי דופן של 2 מ"מ כולל קשיחות מבנית נמוכה.

מחקר מקומי ובינלאומי עדכני על רכיבים בעלי קירות דקים מסגסוגת טיטניום מתמקד בעיקר בסימולציית חיתוך, פטפוט וניבוי מתח שיורי. הסט השלם של תהליכי עיבוד דיוק משולבים המכוונים לצלחת כיסוי חלל זו בעובי 2 מ"מ נושאת ערך מחקר הנדסי גבוה.

 

 

1. מאפיינים מבניים של חלק

אובייקט המחקר הוא לוח כיסוי חלל מסגסוגת טיטניום Gr5 מחושל, רכיב מסוג לוח עם חלל סגור מורכב. עובי דופן הצד של החלל הוא 2 מ"מ. הריק הוא פרזול מסגסוגת טיטניום Gr5. דרישות קפדניות נקבעות לסובלנות פרופיל, שטוחות, אחידות עובי דופן וחספוס פני השטח. משטח ההזדווגות של צלחת הכיסוי משמש לאיטום; סימני פטפוט, שריטות וקריסה מקומית אסורים בהחלט.

 

2. קשיי עיבוד עיקריים

• קפיצי-גב והטיית כלי של דופן דק: לקיר הצד של 2 מ"מ יש קשיחות ירודה. תחת כוח חיתוך במהלך כרסום, הוא נכנע בצורה אלסטית, וכתוצאה מכך עומק חיתוך לא מספיק. קפיצה לאחור לאחר עיבוד גורם לעובי דופן מחוץ לסובלנות ולמידות פרופיל חלל.
• פטפטת חותכת: קשיחות מבנית נמוכה ותדירות טבעית נמוכה של הרכיב מעוררים בקלות פטפוט מתחדש, מייצרים סימני פטפוט על דפנות צד, פוגע באיכות פני השטח ומאיץ את שחיקת הכלים.
• דפורמציה שנגרמה על ידי מתח שיורי: נפח גדול של חומר מוסר בעיבוד גס, יוצר מתח שיורי שנגרם על ידי חיתוך. שחרור מתח לאחר הסרת המתקן מוביל לעיוות כללי של לוחית הכיסוי ולשטיחות בלתי מתקבלת על הדעת.
• כלי בנוי קצה ובלאי: סגסוגת טיטניום מציגה פעילות כימית גבוהה בטמפרטורות גבוהות. החום מתרכז בקצה הכלי, גורם בקלות לבלאי קצה וקצה חדשני, ומכאן יציבות מימדית ירודה.
• דפורמציה הנגרמת על ידי מתקן: הידוק קונבנציונלי של לוחות לחץ יוצר מתח לחיצה מקומי. החלק דק הדופן עובר דפורמציה פלסטית תחת הידוק, וקפיצה חזרה עם ביטול ההידוק מובילה לסטיית ממדים.

 

 

1. מסלול תהליך

ריק החישול Gr5 עובר תחילה חישול הפגת מתח, ולאחר מכן כרסום מראש של משטחי ייחוס. החלל מעובד בעיבוד גס על ידי כרסום שכבות בגובה קבוע עם קצבה חד צדדית של 0.25-0.3 מ"מ. ביטול הידוק והזדקנות מבוצעים כדי לשחרר מתח עיבוד. הידוק מחדש מתבצע עבור חצי גימור, ומשאיר קצבה חד צדדית אחידה של 0.08-0.1 מ"מ. כרסום היקפי עם קיזוז מתאר מאומץ לעיבוד גימור; עיבוד שכבות סימטרי מוחל על קירות צד חלל כדי להבטיח את הקיר הדק של 2 מ"מ. ניקוי בור, ניקוי קולי מיושם לאחר מכן, ולאחר מכן בדיקה באמצעות מכונת מדידת קואורדינטות ובודק חספוס.

 

2. כלי עבודה ומתקנים

תופסת ואקום משמשת למיצוב ראשוני, כשבלוקים מסביב לשאת כוח חיתוך לרוחב. תומך שרף / נקודת התכה נמוכה ניתנים להסרה מותקנות בתוך החלל ומוסרים לפני סיום העיבוד. נתוני כלי עבודה הם דיוק-טחון; יישור מד חיוג מתבצע כדי לשלוט בשגיאות המיקום, לשפר את קשיחות היצירה ולדכא פטפוטים והסטת הכלים.

 

3. כלי חיתוך

משמשים כרססי קצה קרביד מוצקים בציפוי TiAlN עם שיפוע משתנה וסליל לא שווה, הכוללים זווית גריפה של 10 מעלות -15 מעלות וזווית סליל גדולה להפחתת רעידות וביצועים נגד קצה בנוי. כלי φ6 משמש לעיבוד גס, וטרסום קצה גמר φ4 לעיבוד חצי גימור ועיבוד גימור.

 

4. פרמטרי חיתוך וקירור

• כרסום גס: מהירות חיתוך 45-60 מ' לדקה, הזנה לשן 0.06-0.10 מ"מ/ז, עומק חיתוך 0.4-0.6 מ"מ, רוחב חיתוך רדיאלי המהווה 20%-30% מקוטר הכלי.
• כרסום חצי גימור: מהירות חיתוך 40-50 מ"מ לדקה, הזנה לשן 0.04-0.07 מ"מ/ז, עומק חיתוך 0.2-0.3 מ"מ.
• סיים כרסום: מהירות חיתוך 30-40 מ'/דקה, הזנה לכל שן 0.03-0.05 מ"מ/ז', עומק חיתוך 0.05-0.1 מ"מ, רוחב חיתוך רדיאלי המהווה 5%-10% מקוטר הכלי, כדי להפחית עיוות אלסטי של קירות דקים.
• הִתקָרְרוּת: קירור פנימי בלחץ גבוה בשילוב עם נוזל חיתוך מסיס מיושם לפיזור חום ושימון כדי להפחית עיוות תרמי.

 

 

• כרסום סימטרי שכבות: עיבוד חלופי בכיוון Z שכבה אחר שכבה עבור קירות צד חלל. תמיכת חומר עבור קירות דקים נשמרת כדי לאזן את כוחות החיתוך ולהפחית עיוות שנגרם כתוצאה מהסטייה.
• שחרור מתח מדורג: ביטול מהדק לשחרור מתח לאחר עיבוד גס; פעולות חיספוס וגימור נפרדות. אפשר לעמוד לאחר חצי גימור לפני סיום העיבוד כדי לרסן את התעוותות של חלק העבודה.
• בקרת קצבאות אחידה: הבטח קצבת גימור עקבית באמצעות גימור למחצה כדי למנוע חריגה בעובי הקיר.
• דיכוי פטפוט: לאמץ חותכי גובה משתנה; להפחית את מהירות החיתוך ואת הרוחב הרדיאלי של החיתוך בכרסום גימור כדי למנוע תהודה; לפרוס תמיכות עזר כדי לשפר את הקשיחות.
• פיצוי שגיאה: בדוק מראש את גודל קפיצה לאחור של דופן דקה, והחל פיצוי פרופיל מינורי בתוכניות CAM כדי לשפר את דיוק עובי הדופן.

 

 

התהליך שהוזכר לעיל מיושם לעיבוד צלחת כיסוי חלל דק דופן 2 מ"מ מסגסוגת טיטניום Gr5. התוצאות מראות שעובי הדופן נשמר ביציבות של 2 ± 0.02 מ"מ, סובלנות הפרופיל עומדת במפרט, שטוחות פחות או שווה ל-0.03 מ"מ, חספוס פני הקיר הפנימי Ra פחות או שווה ל-0.8 מיקרומטר, ללא סימני פטפוט, שריטות או קצה בנוי. לאחר ביטול הידוק ועמידה של 72 שעות, שינוי הממדים הנמדד בבדיקה חוזרת הוא פחות מ-0.02 מ"מ, מה שמצביע על ביצועים נוחים של בקרת מתח שיורי.

• מסקנות מבחן: בלאי קל של הכלים בעיבוד הגימור יגרום לקיזוז של עובי הקיר. מפרטי בדיקה מתקדמים רגילים ושינוי כלים ינוסחו לייצור המוני. כתמי קצה נוטים להתרחש לאחר הסרת התמיכה; יש להוסיף פרוצדורה גמישה לניקוי משטחים כדי להגן על משטחי איטום.

 

הפניות

[1] Wang Tonggang, Cheng Lei, Yang Song. עיבוד CNC של סגסוגת טיטניום דק קירות חלל כיסוי חלקים[J]. שוק כלי מכונת CNC, 2020.

[2] צ'ן גואנג, וואנג ג'יאן. התקדמות מחקר על בקרת עיבוד-דפורמציה של חלקי קירות דקים מסגסוגת טיטניום[J]. טכנולוגיית ייצור וכלי מכונות.

[3] לי יואן. מחקר על כרסום פטפוט ועיוות עיבוד שבבי של חלקים בעלי דופן דקה מסגסוגת טיטניום TC4[D]. אוניברסיטת שניאנג ליגונג.

[4] ג'אנג האו. מחקר על ויסות מתח שיורי עבור כרסום בטמפרטורה נמוכה של חלקים דקים מסגסוגת טיטניום[J]. טכנולוגיית ייצור וכלי מכונות.

 

Ruihang, כיצרנית ישירה של מוצרי טיטניום, מספקת חומרי גלם באיכות אופטימלית לייצור הרכיבים המדויקים שלך. אם יש לך צרכי רכישה, אנא אל תהסס לפנות אלינו באמצעות דואר אלקטרוני:Sam.Rui@bjrh-titanium.com