Research On Precision Machining Technology For 2-mm Thin-Walled Cavity Cover Plate Of Gr5 Titanium Alloy

cácTấm phủ khoang thành mỏng bằng hợp kim titan Gr5được sử dụng để bịt kín chịu áp lực, đòi hỏi yêu cầu cao về độ chính xác của mặt cắt, độ phẳng và độ đồng đều của tường. Phôi có độ dày thành 2 mm có độ cứng kết cấu thấp.

Các nghiên cứu trong nước và quốc tế hiện nay về các cấu kiện thành mỏng bằng hợp kim titan chủ yếu tập trung vào mô phỏng quá trình cắt, dự đoán dao động và ứng suất dư. Bộ hoàn chỉnh các quy trình gia công chính xác tích hợp nhắm vào tấm phủ khoang dày 2 mm này mang lại giá trị nghiên cứu kỹ thuật cao.

 

 

1. Đặc điểm cấu trúc bộ phận

Đối tượng nghiên cứu là tấm phủ khoang hợp kim titan Gr5 được ủ, là thành phần dạng tấm có khoang kín phức tạp. Độ dày thành bên của khoang là 2 mm. Khoảng trống được rèn bằng hợp kim titan Gr5. Các yêu cầu nghiêm ngặt được đặt ra về dung sai biên dạng, độ phẳng, độ đồng đều của tường và độ nhám bề mặt. Bề mặt tiếp xúc của tấm bìa dùng để bịt kín; dấu hiệu huyên thuyên, vết trầy xước và sự sụp đổ cục bộ đều bị nghiêm cấm.

 

2. Những khó khăn lớn trong gia công

• Độ võng lò xo và độ lệch dụng cụ của tường mỏng: Thành bên 2 mm có độ cứng kém. Dưới lực cắt trong quá trình phay, nó bị đàn hồi, dẫn đến độ sâu cắt không đủ. Lò xo sau gia công sau gây ra độ dày thành và kích thước biên dạng khoang vượt quá dung sai.
• cắt lời nói chuyện: Độ cứng kết cấu thấp và tần số tự nhiên của bộ phận thấp dễ dàng gây ra hiện tượng rung tái tạo, tạo ra các vết rung trên các thành bên, làm giảm chất lượng bề mặt và làm tăng tốc độ mài mòn của dụng cụ.
• Biến dạng gây ra bởi ứng suất dư: Một khối lượng lớn vật liệu bị loại bỏ trong quá trình gia công thô, tạo ra ứng suất dư do quá trình cắt gây ra. Sự giải phóng ứng suất sau khi tháo vật cố định sẽ dẫn đến hiện tượng cong vênh tổng thể của tấm che và độ phẳng không thể chấp nhận được.
• Dụng cụ tích hợp cạnh và mòn: Hợp kim titan thể hiện hoạt động hóa học cao ở nhiệt độ cao. Nhiệt tập trung ở đầu dụng cụ, dễ gây ra hiện tượng mài mòn lưỡi cắt và lưỡi cắt, do đó độ ổn định kích thước kém.
• Biến dạng do vật cố định gây ra: Việc kẹp tấm ép cứng thông thường tạo ra ứng suất nén cục bộ. Phần có thành mỏng bị biến dạng dẻo khi kẹp và đàn hồi trở lại khi không kẹp dẫn đến sai lệch kích thước.

 

 

1. Lộ trình xử lý

Phôi rèn Gr5 trước tiên trải qua quá trình ủ giảm ứng suất, sau đó là phay sơ bộ các bề mặt tham chiếu. Khoang được gia công thô bằng phương pháp phay nhiều lớp có chiều cao không đổi với dung sai một bên là 0,25-0,3 mm. Việc tháo kẹp và lão hóa được thực hiện để giải phóng ứng suất gia công. Việc kẹp lại được thực hiện để bán hoàn thiện, để lại dung sai một bên đồng đều là 0,08-0,1 mm. Phay ngoại vi bù đắp đường viền được áp dụng để gia công hoàn thiện; gia công theo lớp đối xứng được áp dụng cho các thành bên của khoang để đảm bảo thành mỏng 2 mm. Việc mài nhẵn, làm sạch siêu âm được thực hiện sau đó, sau đó là kiểm tra bằng máy đo tọa độ và máy đo độ nhám.

 

2. Dụng cụ và đồ đạc

Mâm cặp chân không được sử dụng để định vị chính, với các khối chặn xung quanh để chịu lực cắt ngang. Các giá đỡ bằng nhựa/điểm nóng chảy thấp có thể tháo rời được lắp vào bên trong khoang và được tháo ra trước khi gia công xong. Dữ liệu dụng cụ được mài chính xác; việc căn chỉnh đồng hồ đo quay số được tiến hành để kiểm soát lỗi định vị, cải thiện độ cứng của phôi và ngăn chặn độ lệch của dao và dao.

 

3. Dụng cụ cắt

Dao phay ngón cacbua nguyên khối được phủ TiAlN có bước răng thay đổi và đường xoắn không đều được sử dụng, có góc trước 10 độ -15 độ và góc xoắn lớn để giảm rung và hiệu suất chống mép biên. Dao phay φ6 được sử dụng để gia công thô và dao phay tinh φ4 được sử dụng để gia công bán tinh và gia công tinh.

 

4. Thông số cắt và làm mát

• Phay thô: Tốc độ cắt 45-60 m/phút, bước tiến trên mỗi răng 0,06-0,10 mm/z, độ sâu cắt 0,4-0,6 mm, chiều rộng hướng tâm của vết cắt chiếm 20%-30% đường kính dụng cụ.
• Phay bán thành phẩm: Tốc độ cắt 40-50 m/phút, bước tiến mỗi răng 0,04-0,07 mm/z, độ sâu cắt 0,2-0,3 mm.
• Phay hoàn thiện: Tốc độ cắt 30-40 m/phút, bước tiến trên mỗi răng 0,03-0,05 mm/z, độ sâu cắt 0,05-0,1 mm, chiều rộng hướng tâm của vết cắt chiếm 5% -10% đường kính dụng cụ, để giảm biến dạng đàn hồi của các bức tường mỏng.
• làm mát: Làm mát bên trong áp suất cao kết hợp với chất lỏng cắt hòa tan được sử dụng để tản nhiệt và bôi trơn nhằm giảm thiểu biến dạng nhiệt.

 

 

• Phay đối xứng lớp: Gia công từng lớp xen kẽ theo hướng Z cho các thành bên của khoang. Hỗ trợ vật liệu cho các bức tường mỏng được giữ lại để cân bằng lực cắt và giảm biến dạng do võng gây ra.
• Giải phóng căng thẳng theo giai đoạn: Mở kẹp để giải phóng ứng suất sau khi gia công thô; các hoạt động gia công thô và hoàn thiện riêng biệt. Cho phép đứng sau khi bán tinh trước khi gia công hoàn thiện để hạn chế hiện tượng cong vênh phôi.
• Kiểm soát phụ cấp thống nhất: Đảm bảo lượng cho phép hoàn thiện nhất quán thông qua việc bán hoàn thiện để tránh sai lệch độ dày của tường.
• Ức chế trò chuyện: Sử dụng máy cắt bước có thể thay đổi; giảm tốc độ cắt và chiều rộng hướng tâm của vết cắt khi phay tinh để tránh cộng hưởng; triển khai các hỗ trợ phụ trợ để tăng cường độ cứng.
• Bồi thường lỗi: Kiểm tra trước cường độ đàn hồi của tường mỏng và áp dụng bù biên dạng nhỏ trong các chương trình CAM để cải thiện độ chính xác của độ dày tường.

 

 

Quy trình trên được áp dụng để gia công tấm ốp khoang có thành mỏng 2 mm bằng hợp kim titan Gr5. Kết quả cho thấy độ dày thành ống được duy trì ổn định ở mức 2 ± 0,02 mm, dung sai biên dạng đạt tiêu chuẩn kỹ thuật, độ phẳng Nhỏ hơn hoặc bằng 0,03 mm, độ nhám bề mặt thành trong Ra Nhỏ hơn hoặc bằng 0,8 μm, không có vết sứt mẻ, trầy xước hoặc tích tụ cạnh. Sau khi tháo kẹp và để yên trong 72 giờ, sự thay đổi kích thước đo được khi kiểm tra lại nhỏ hơn 0,02 mm, cho thấy hiệu suất kiểm soát ứng suất dư thuận lợi.

• Kết luận kiểm tra: Sự mài mòn dụng cụ nhẹ trong quá trình gia công tinh sẽ gây ra hiện tượng lệch độ dày thành. Các thông số kỹ thuật về kiểm tra tiên tiến và thay đổi công cụ thường xuyên phải được xây dựng để sản xuất hàng loạt. Các vệt ở cạnh có xu hướng xuất hiện sau khi loại bỏ phần đỡ; cần bổ sung quy trình mài mòn linh hoạt để bảo vệ các bề mặt bịt kín.

 

Tài liệu tham khảo

[1] Wang Tonggang, Cheng Lei, Yang Song. Gia công CNC các bộ phận tấm phủ khoang thành mỏng bằng hợp kim titan [J]. Thị trường máy công cụ CNC, 2020.

[2] Trần Quang, Vương Kiện. Tiến độ nghiên cứu về kiểm soát biến dạng gia công của các bộ phận có thành mỏng bằng hợp kim titan[J]. Công nghệ sản xuất & Máy công cụ.

[3] Lý Nguyên. Nghiên cứu về tiếng kêu khi phay và biến dạng gia công của các bộ phận có thành mỏng bằng hợp kim titan TC4 [D]. Đại học Thẩm Dương Ligong.

[4] Trương Hạo. Nghiên cứu về điều chỉnh ứng suất dư khi phay ở nhiệt độ thấp các bộ phận có thành mỏng bằng hợp kim titan[J]. Công nghệ sản xuất & Máy công cụ.

 

Ruihang, với tư cách là nhà sản xuất trực tiếp các sản phẩm titan, cung cấp nguyên liệu thô chất lượng tối ưu cho quá trình sản xuất linh kiện chính xác của bạn. Nếu bạn có nhu cầu mua hàng xin vui lòng liên hệ với chúng tôi qua email:Sam.Rui@bjrh-titanium.com