Forskning i præcisionsbearbejdningsteknologi til 2 mm tyndvægget hulrumsdækplade af Gr5 titaniumlegering

DeGr5 titanlegering tyndvægget hulrumsdækpladeanvendes til trykbærende tætning, hvilket stiller høje krav til profilnøjagtighed, planhed og vægtykkelsesensartethed. Emnet med 2 mm vægtykkelse har lav strukturel stivhed.

Nuværende indenlandsk og international forskning i titanlegerings tyndvæggede komponenter fokuserer for det meste på skæresimulering, skravling og forudsigelse af resterende stress. Det komplette sæt af integrerede præcisionsbearbejdningsprocesser rettet mod denne 2 mm tykke hulrumsdækplade har høj teknisk forskningsværdi.

 

 

1. Del Strukturelle egenskaber

Forskningsobjektet er en udglødet Gr5 titanlegering hulrum dækplade, en plade-type komponent med et komplekst lukket hulrum. Kavitetens sidevægtykkelse er 2 mm. Emnet er en Gr5 titanlegeringssmedning. Der stilles strenge krav til profiltolerance, planhed, vægtykkelsesensartethed og overfladeruhed. Dækpladens sammenkoblingsflade tjener til tætning; pladdermærker, ridser og lokalt sammenbrud er strengt forbudt.

 

2. Større bearbejdningsvanskeligheder

• Tilbagefjedring og værktøjsafbøjning af tyndvæg: Sidevæggen på 2 mm har dårlig stivhed. Under skærekraft under fræsning giver den elastisk efter, hvilket resulterer i utilstrækkelig skæredybde. Efter-bearbejdning tilbagefjedring forårsager ud af tolerance vægtykkelse og hulrum profil dimensioner.
• Skærende snak: Lav strukturel stivhed og lav naturlig frekvens af komponenten inducerer let regenerativ skravering, producerer støjmærker på sidevægge, forringer overfladekvaliteten og accelererer værktøjsslid.
• Deformation fremkaldt af restspænding: En stor mængde materiale fjernes ved grov bearbejdning, hvilket genererer skærinduceret restspænding. Spændingsudløsning efter fjernelse af armaturet fører til generel skævhed af dækpladen og uacceptabel fladhed.
• Værktøjsopbygget kant og slid: Titaniumlegering udviser høj kemisk aktivitet ved forhøjede temperaturer. Varmen koncentreres ved værktøjsspidsen, hvilket let forårsager opbygget kant og banebrydende slid, og derfor dårlig dimensionsstabilitet.
• Fixtur-induceret deformation: Konventionel stiv trykpladespænding genererer lokal trykspænding. Den tyndvæggede del undergår plastisk deformation under fastspænding, og tilbagefjedring ved afspænding fører til dimensionsafvigelse.

 

 

1. Procesrute

Gr5 smedemnet gennemgår først spændingsudglødning, efterfulgt af forfræsning af referenceoverflader. Hulrummet er råbearbejdet ved lagfræsning i konstant højde med et ensidigt tillæg på 0,25-0,3 mm. Afspænding og ældning udføres for at frigøre bearbejdningsspænding. Genopspænding udføres til semi-finishing, hvilket efterlader et ensartet ensidigt tillæg på 0,08-0,1 mm. Kontur-offset perifer fræsning er vedtaget til færdigbearbejdning; symmetrisk lagbearbejdning påføres hulrumssidevægge for at garantere den 2 mm tynde væg. Afgratning, ultralydsrensning gennemføres efterfølgende, efterfulgt af inspektion ved hjælp af koordinatmåler og ruhedstester.

 

2. Værktøj og inventar

En vakuumpatron anvendes til primær positionering, med omgivende stopklodser til at bære lateral skærekraft. Aftagelige understøtninger af harpiks/lavt smeltepunkt monteres inde i hulrummet og fjernes før færdigbearbejdning. Værktøjsdata er præcisionsslebet; Måleskivens justering udføres for at kontrollere positioneringsfejl, forbedre emnets stivhed og undertrykke støj og værktøjsudbøjning.

 

3. Skæreværktøj

Der anvendes TiAlN-belagte endefræsere i massivt hårdmetal med variabel stigning og ulige helix, med en spånvinkel på 10 grader -15 grader og stor spiralvinkel til vibrationsreduktion og anti-built-up-edge ydeevne. Et φ6-værktøj bruges til grovbearbejdning og en φ4-finbearbejdningspindfræser til halv- og finishbearbejdning.

 

4. Skæreparametre og køling

• Groft fræsning: Skærehastighed 45-60 m/min, fremføring pr. tand 0,06-0,10 mm/z, skæredybde 0,4-0,6 mm, radial skærebredde svarende til 20%-30% af værktøjets diameter.
• Halvfinfræsning: Skærehastighed 40-50 m/min, fremføring pr. tand 0,04-0,07 mm/z, skæredybde 0,2-0,3 mm.
• Færdig fræsning: Skærehastighed 30-40 m/min, fremføring pr. tand 0,03-0,05 mm/z, skæredybde 0,05-0,1 mm, radial skærebredde svarende til 5%-10% af værktøjets diameter, for at reducere elastisk deformation af tynde vægge.
• Køling: Intern højtrykskøling kombineret med opløselig skærevæske anvendes til varmeafledning og smøring for at afbøde termisk deformation.

 

 

• Lagdelt symmetrisk fræsning: Alternativ bearbejdning i Z-retning lag-for-lag til hulrumssidevægge. Materialeunderstøtning til tynde vægge bibeholdes for at afbalancere skærekræfter og reducere afbøjningsinduceret deformation.
• Fasevis stressfrigivelse: Løsn klemme for spændingsfrigivelse efter grovbearbejdning; separate skrub- og sletbearbejdninger. Lad det stå efter halvfærdigbehandling før færdigbearbejdning for at forhindre skævvridning af emnet.
• Ensartet godtgørelseskontrol: Sørg for ensartet efterbearbejdning gennem semi-finishing for at undgå vægtykkelsesafvigelse.
• Undertrykkelse af snak: Brug fræsere med variabel stigning; reducere skærehastigheden og den radiale skærebredde ved færdigfræsning for at undgå resonans; indsæt hjælpestøtter for at øge stivheden.
• Fejlkompensation: Test tyndvæggets tilbagespringsstørrelse på forhånd, og anvend mindre profilkompensation i CAM-programmer for at forbedre vægtykkelsens nøjagtighed.

 

 

Ovennævnte proces anvendes til at bearbejde den 2 mm tyndvæggede hulrumsdækplade af Gr5 titanlegering. Resultater viser, at vægtykkelsen er stabilt opretholdt på 2 ± 0,02 mm, profiltolerance opfylder specifikationer, planhed Mindre end eller lig med 0,03 mm, indervægs overfladeruhed Ra Mindre end eller lig med 0,8 μm, uden klapmærker, ridser eller opbygget kant. Efter afspænding og 72-timers stående er dimensionsvariationen målt ved geninspektion mindre end 0,02 mm, hvilket indikerer en gunstig restspændingskontrolydelse.

• Test konklusioner: Lidt værktøjsslid ved færdigbearbejdning vil forårsage vægtykkelsesforskydning. Regelmæssig banebrydende inspektion og værktøjsskiftespecifikationer skal formuleres til masseproduktion. Kantgrater har tendens til at opstå efter fjernelse af støtte; en fleksibel afgratningsprocedure bør tilføjes for at beskytte tætningsflader.

 

Referencer

[1] Wang Tonggang, Cheng Lei, Yang Song. CNC-bearbejdning af titaniumlegering tyndvæggede hulrumsdækpladedele[J]. CNC-værktøjsmaskinemarked, 2020.

[2] Chen Guang, Wang Jian. Forskningsfremskridt i bearbejdnings-deformationskontrol af titaniumlegering tyndvæggede dele[J]. Fremstillingsteknologi og værktøjsmaskiner.

[3] Li Yuan. Forskning i fræsning og bearbejdningsdeformation af TC4 titaniumlegering tyndvæggede dele[D]. Shenyang Ligong Universitet.

[4] Zhang Hao. Forskning i regulering af restspænding til lavtemperaturfræsning af tyndvæggede dele af titaniumlegering[J]. Fremstillingsteknologi og værktøjsmaskiner.

 

Ruihang, som direkte producent af titaniumprodukter, leverer råvarer af høj kvalitet til din præcisionskomponentproduktion. Hvis du har købsbehov, er du velkommen til at kontakte os via e-mail:Sam.Rui@bjrh-titanium.com