Forskning i titaniumlegeringsskæring og bearbejdningsproces

Titaniumlegering er et typisk svært bearbejdeligt materiale, og dets bearbejdningsegenskaber afspejles hovedsageligt i følgende aspekter:

(1) Titaniumlegering har høj styrke og høj hårdhed, så behandlingsudstyret skal have høj effekt, og værktøjet skal have høj styrke og hårdhed.

(2) Kontaktområdet mellem spånen og den forreste værktøjsflade er lille, og spidsbelastningen er stor.

(3) Titaniumlegering har høj friktionsfaktor og lav varmeledningsevne. Kontaktlængden mellem værktøj og spån er kort, og skærevarmen ophobes i et lille område tæt på skæret, hvilket ikke er nemt at fordele. Disse faktorer gør titanlegeringens skæretemperatur højere, hvilket resulterer i hurtigere værktøjsslid og påvirker bearbejdningskvaliteten.

(4) På grund af titanlegeringens lave elasticitetsmodul har emnet et stort tilbageslag i skæreprocessen, hvilket er let at forårsage slid på værktøjets bagside og deformation af emnet.

(5) Titaniumlegering er kemisk aktiv ved høje temperaturer, og det er let at reagere kemisk med brint, oxygen og andre gasformige urenheder i luften for at danne et hærdet lag, hvilket yderligere forværrer sliddet på værktøjet.

(6) Titaniumlegering skæreproces, emnematerialet er let at binde til værktøjsoverfladen, skæretemperaturen er høj, så værktøjet er tilbøjeligt til diffusionsslid og adhæsionsslid.

2, skæreproces analyse i produktionen af ​​rørfittings

2.1 Teknologi til behandling af rørdele

Figur 1 er en rørtype struktur, dens materialevalg TA2M titanlegeringsstålrør, materialespecifikationer for φ63 × 3,5 × 130, hvert emne kan laves til et stykke.

I bearbejdningsprocessen, i henhold til kravene til delene, kan den afsluttes ved drejning og fræsning. Dens bearbejdningsprocesspecifikation er vist i figur 2.

De endelige støbte dele er tyndvæggede dele. Ved bearbejdning er bearbejdningen ikke deformeret for at sikre, at delens geometriske dimensioner opfylder kravene til brug. Derfor skal dornen spændes fast under drejning og fræsning. I tilfælde af fræsning udføres en anden fastspænding. For at minimere skæremærkerne efter fræsning, bør frigangen, når dornen er fastspændt, være så lille som muligt. Når fræsningen er færdig, bankes fræseren af ​​med en kniv og sand.

2.2 Valg af værktøjsmateriale

Værktøjsmaterialet til bearbejdning af titanlegering skal have følgende egenskaber: kemisk stabilitet ved høje temperaturer; tilstrækkelig styrke og sejhed; god varmeledningsevne. Ved behandling af titanlegering bør værktøjsmaterialet med lille affinitet til titanlegering vælges så meget som muligt. Værktøjet er lavet af YG8 hårdmetalmateriale, ikke YT-type hårdmetalmateriale. YT-type hårdmetalmateriale indeholder også Ti, så affiniteten mellem de samme elementer vil blive genereret, og fænomenet vedhæftning vil opstå. Når skæretemperaturen er høj, er friktionskoefficienten højere, hvilket øger sliddet på værktøjet. Værktøjets geometri er vist i tabel 3.

2.3 Optimering af værktøjsparametre

3.3.1 Drejeproces

På grund af den dårlige termiske ledningsevne af titanlegering, for at reducere varmen, der genereres af friktionen mellem bagsiden af ​​værktøjet og den bearbejdede overflade, bør værktøjets rygvinkel vælges til at være større. Værktøjets rygvinkel til behandling af generelle materialer er {{0}} grad -8 grad; værktøjets tilbagevinkel 0=14 grad -17 grad; frontvinklen er større, 0=8 grad -12 grad, for at sikre, at skærekanten er skarp, reducere bearbejdningsdeformationen og forbedre overfladekvaliteten; hovedafbøjningsvinklen Kr=90 grad, for at reducere den radiale kraft og forhindre vibrationer; skærkantbuen rε Mindre end eller lig med 0,8 mm er passende.

3.3.2 Fræsning

Tre indhak er bearbejdet på den ydre overflade af figur 1. Geometriske parametre, såsom for- og bagvinklen på fræseren, har stor indflydelse på at forbedre skærenøjagtigheden og effektiviteten og forlænge værktøjets levetid. Derfor skal formen på fræseren forbedres med specifikke foranstaltninger:

(1) Reducer udhænget af fræseren. Hvis udhænget af fræseren er for stort, er stivheden vanskelig at sikre. Under forudsætningen om at sikre normal behandling af emnet, forkort udhænget så meget som muligt.

(2) Reducer spåndybden af ​​fræserens skær. Dette vil øge levetiden for fræseren.

2.4 Optimering af skæreparameter

Til skærebearbejdning er det nødvendigt at sikre både kvaliteten af ​​delene og forarbejdningseffektiviteten, men også at sikre, at værktøjet har en vis levetid.

(1) Grov bearbejdning af den ydre cirkel, det er nødvendigt at sikre, at værktøjets levetid, skærehastighed v < 80m/min, værktøjslevetid T=480min. tilbagetrækningsmængde t < 1 mm, tilspændingshastighed S < 0,15 mm / r. Grov bearbejdning genererer øget varme, kølevæskens strømningshastighed øges.

(2) Til efterbehandling af dele er hovedopgaven at sikre overfladekvalitet, bearbejdningsnøjagtighed og passende værktøjslevetid. Skærehastighed v Mindre end eller lig med 80m/min, tilbagetrækning t Mindre end eller lig med 0.3mm, værktøjslevetid T=1080min, fremføring S Mindre end eller lig med 0,15 mm/r.

2.5 Foranstaltninger til forbedring af forarbejdningssystemets stabilitet

For at opnå tilfredsstillende bearbejdede dele og effektivitet skal systemet være meget stabilt.

(1) Reducer værktøjets udhæng for at undgå at knække værktøjet, når det udsættes for en stor slagkraft.

(2) Vælg en maskine med høj spindelstivhed for at undgå forekomsten af ​​processystemsknap forårsaget af høj skærevolumen.

(3) Vælg fastspændingsfasthed for at øge systemets stivhed.

3, dele farveforskel problemanalyse

I den faktiske produktion, på grund af reservedelsbeholdning, bruges dele normalt i partier. Der er dog en lille farveforskel mellem overfladerne på de to partier. Dette påvirker i høj grad kvalitetskravene til batchproduktet. Gennem analyse er hovedårsagerne til farveforskellen som følger:

(1) Forskellige materialepartier, på grund af titanlegeringen føjes til de industrielle rene titanlegeringselementer, sammensætningen af ​​forskellige partier af materialer har forskellige forskelle, forarbejdning vil fremstå forskellige farveforskelle;

(2) Titaniumlegering efter forarbejdning er meget aktiv, let at reagere med stoffer i luften, så overfladen af ​​delene producerer forskellige farveforskelle;

(3) To partier af behandling, fra forskellige operatører, gør overfladeruheden inkonsekvent, på grund af princippet om diffus lysreflektion, høj ruhed ser lysere ud, lav ruhed ser mørkere ud;

(4) På grund af høj drejebænkhastighed eller skarpe værktøjer under forarbejdning genererer drejning meget varme, som ikke kan afgives i tide, og på grund af titanlegeringens høje aktivitet er det let at have kemiske reaktioner med stoffer i luft, hvilket resulterer i forskellige farveforskelle på overfladen. Dette er for forskellige partier af materialer;

(5) Operatøren af ​​de to batcher af forarbejdning, det anvendte værktøjsmateriale eller de geometriske parametre for værktøjet er forskellige, så de to batches af materialeoverfladeændringer er forskellige, hvilket resulterer i to batcher med forskellige farveforskelle;

(6) Efter at de to partier af dele er bearbejdet og efterladt ubrugte i lang tid, vil titanlegeringen være lidt anderledes. På grund af aktiviteten af ​​titanlegering vil den reagere med stoffer i luften, hvilket resulterer i forskellige farveforskelle på overfladen.

4, metoden til at eliminere farveforskel

Kvaliteten af ​​overfladen af ​​delene påvirker direkte udseendet af produktkvaliteten. Ved at observere overfladen af ​​delene af de to partier, er den samme batch af materialebehandling efter farveforskellen den samme. Der er kun en lille farveforskel mellem forskellige partier. Det kan ses, at stabiliteten af ​​det samme parti materiale er bedre, så følgende metoder kan bruges til at eliminere farveforskellen:

(1) for det samme parti af produkter, der anvender samme parti af materialebearbejdningsdele, brugen af ​​nulbeholdning, det vil sige delene i dette parti af engangsbrug af forarbejdning ud, hvilket også er i overensstemmelse med principperne af lean management: at eliminere unødvendigt spild.

(2) Delene kan ikke være inaktive i lang tid efter forarbejdning og kræver den samme batch for at bruge den samme forarbejdningsmetode, så overfladens ruhed er ensartet. Dette vil sikre, at overfladen af ​​samme parti dele vil have den samme farveforskel.

(3) Vælg det korrekte værktøjsmateriale til bearbejdning, og kræve, at værktøjsmaterialet har høj stabilitet ved høje temperaturer. Det skal have tilstrækkelig styrke og sejhed. Værktøjsmaterialet skal også have varmeledningsevne. Vælg et værktøjsmateriale, der har en lille affinitet til titanlegeringer. Generelt bruges YG-baserede hårdmetalværktøjsmaterialer til drejning af titanlegeringer. Dette materiale vil ikke reagere kemisk under bearbejdning, og det samme parti af dele vil forblive konsistent.

(4) Vælg værktøjsgeometriparametrene korrekt ved bearbejdning. På grund af titanlegeringens dårlige termiske ledningsevne bør værktøjets rygvinkel vælges større for at reducere den varme, der genereres af friktionen mellem værktøjets bagside og den bearbejdede overflade. Frontvinklen skal være større for at sikre, at kanten er skarp, reducere bearbejdningsdeformationen og forbedre den bearbejdede overfladekvalitet. Hovedforskydningsvinklen er 90 grader for at reducere radial kraft og forhindre vibrationer. Værktøjsspidsbuen er ikke større end R0,8.

(5) Efter at værktøjsmaterialet og de geometriske parametre for værktøjet er valgt, kræves tilstrækkelig afkøling for at sikre varmeafledning i skærezonen, hvilket kan forbedre overfladekvaliteten af ​​delen, gøre overfladen af ​​delen ensartet i farve, og forlænge værktøjets levetid.

5 Konklusion

Gennem analysen af ​​drejning og fræsning af titanlegeringsdele kan batchbehandlingen af ​​titanlegeringsmaterialer realiseres for at opfylde brugskravene. Analysen af ​​farveforskelproblemet i produktionen viste, at farveforskellen mellem de to partier af dele, der behandles, kan være et materielt problem, eller det kan være et problem med operatørbearbejdning, det vil sige, at de to partier af deleoperatører er forskellige. Så længe hver batch af produkter er valgt fra den samme batch af materialer, forarbejdningsmetoder er korrekte, kan du helt eliminere problemet med farveforskelle.