Phân tích công nghệ kiểm soát biến dạng gia công cho các thành phần hợp kim titan có thành mỏng

Các thành phần hợp kim titan có thành mỏng thường dùng để chỉ các bộ phận kết cấu chính xác có độ dày thành từ 0,5 mm đến 3 mm, độ cứng kết cấu yếu và yêu cầu độ chính xác đường viền cao. Tuy nhiên,hợp kim titancó tính dẫn nhiệt thấp, mô đun đàn hồi thấp và khả năng chống cắt cao. Kết hợp với độ cứng kém của các cấu trúc có thành mỏng-dễ bị biến dạng dưới tác dụng của lực, các vấn đề như độ đàn hồi đàn hồi, cong vênh, xoắn và sai lệch kích thước-không-dễ dàng xảy ra trong quá trình phay và tiện CNC. Những vấn đề này từ lâu đã gây khó khăn cho ngành với việc đảm bảo độ chính xác gia công kém, năng suất thành phẩm thấp và tính nhất quán của lô không ổn định.

 

 

1.Khó khăn khi gia công vật liệu và kết cấu

Hợp kim titan có khả năng dẫn nhiệt kém, mô đun đàn hồi thấp và xu hướng hình thành cạnh nghiêm trọng ở nhiệt độ cao, dẫn đến rung khi cắt và hiện tượng đàn hồi phôi trong quá trình gia công. Các bộ phận có thành-mỏng có độ cứng thấp và dễ bị biến dạng-vi mô khi tải trọng cắt. Ứng suất dư trong các phôi rèn và cán sẽ phân phối lại khi vật liệu bị loại bỏ, dẫn đến cong vênh bộ phận và đặt ra những thách thức lớn cho việc gia công chính xác.

 

2.Phân loại cơ chế biến dạng lõi

• Biến dạng cơ học do lực cắt gây ra: Tường mỏng bị uốn cong dưới tải trọng cắt và hiện tượng đàn hồi sau khi loại bỏ tải trọng gây ra sai số kích thước, thường thấy ở các tấm mỏng và tường bên.
• Biến dạng nhiệt do nhiệt cắt: Sự giãn nở và co lại nhiệt cục bộ không đồng đều tạo ra ứng suất nhiệt, gây ra biến dạng cấu trúc tổng thể.
• Biến dạng do giải phóng ứng suất dư: Sự chồng chất của ứng suất phôi ban đầu và ứng suất gia công phá vỡ trạng thái cân bằng ứng suất khi vật liệu bị cắt đi, dẫn đến biến dạng toàn phần.
• Biến dạng ứng suất kẹp: Vị trí kẹp không đúng hoặc lực kẹp quá mức sẽ ép phôi và xảy ra hiện tượng đàn hồi sau khi nhả kẹp.

 

 

• Đồng nhất ứng suất phôi: Quá trình lão hóa ở nhiệt độ-cao được áp dụng cho phôi hợp kim titan để giảm ứng suất. Đối với các bộ phận hàng không vũ trụ có-độ chính xác cao, việc xử lý kết hợp quá trình lão hóa ở nhiệt độ-thấp và lão hóa rung được áp dụng.
• Quy định về trợ cấp gia công không-đồng nhất: Phân bổ trợ cấp khác biệt dựa trên mô hình Rayleigh-Ritz cân bằng tải cắt và ngăn chặn biến dạng-của tường mỏng.
• Tiền xử lý tạo hình phôi: Các phôi được làm phẳng và đánh bóng để loại bỏ các khuyết tật bề mặt, đảm bảo độ chính xác chuẩn và giảm biến dạng gia công.

 

 

1.Tối ưu hóa các thông số cắt

Cắt theo lớp được áp dụng cho các bộ phận bằng hợp kim titan có thành mỏng. Độ sâu cắt nhỏ và tốc độ trục chính cao được chọn để hoàn thiện: độ sâu cắt xuyên tâm không quá 5% đường kính dụng cụ và độ sâu cắt trục đơn dao động từ 0,1 mm đến 0,3 mm. Tốc độ trục chính trung bình được sử dụng trong gia công thô để loại bỏ vật liệu, trong khi tốc độ trục chính cao và tốc độ tiến dao thấp được áp dụng trong gia công tinh. Phay leo được áp dụng trong suốt quá trình để giảm độ cứng và biến dạng của vật liệu.

 

2.Tối ưu hóa dụng cụ cắt và đường chạy dao

Dụng cụ cắt cacbua xi măng có góc nghiêng lớn và góc xoắn thay đổi được lựa chọn. Phay trochoidal và cắt chìm xoắn ốc được sử dụng, với các đường chạy dao phân lớp đối xứng được gia công từ trong ra ngoài. Điều này giúp cân bằng việc giải phóng ứng suất, ngăn ngừa hiện tượng cong vênh bộ phận và ổn định lực cắt.

 

3.Nâng cấp công nghệ làm mát và bôi trơn

Bôi trơn số lượng tối thiểu (MQL) thay thế làm mát bằng lũ lụt để giảm nhiệt độ cắt một cách hiệu quả và hạn chế biến dạng nhiệt. Đối với các bộ phận có độ chính xác cực-, khả năng làm mát bằng không khí lạnh đông lạnh có thể được kết hợp để kiểm soát thêm ứng suất nhiệt.

 

 

• Tối ưu hóa sơ đồ kẹp: Tuân theo nguyên tắc kẹp đa{0}}phân bố đều và lực kẹp thấp. Lực kẹp được xác định thông qua thử nghiệm mô phỏng; các điểm kẹp được bố trí trên các vùng cứng để tránh các vùng tường mỏng và ngăn ngừa biến dạng đùn.
• Thêm các giá đỡ phụ trợ: Dụng cụ làm đầy hoặc trục tâm được áp dụng cho các cấu trúc-tường mỏng treo để tăng cường độ cứng và triệt tiêu rung động khi uốn. Các giá đỡ và kẹp chỉ có thể được nhả ra sau khi phôi nguội đi và ứng suất ổn định để tránh hiện tượng đàn hồi.
• Cải thiện độ chính xác của vật cố định: Đảm bảo độ chính xác cao của các bề mặt định vị để đạt được độ khít chặt giữa dụng cụ và phôi, loại bỏ ứng suất không đồng đều do các khoảng trống gây ra.

 

 

1.quá trình giảm bớt căng thẳng trong hoạt động-

Áp dụng các quy trình được phân đoạn: gia công thô → giảm ứng suất → gia công tinh bán phần → giảm ứng suất thứ cấp → gia công tinh. Dung sai gia công 0,3–0,5 mm được dành riêng sau khi gia công thô để giảm ứng suất ở nhiệt độ-thấp và quá trình lão hóa thứ cấp được tiến hành sau khi-gia công tinh một phần để đồng nhất hóa ứng suất và giảm biến dạng khi gia công tinh.

 

2.Công nghệ dự đoán và bù biến dạng động

Các mô hình mô phỏng được sử dụng để dự đoán biến dạng gia công và các thuật toán di truyền được áp dụng để tối ưu hóa đường chạy dao nhằm bù lại biến dạng đàn hồi và nhiệt. Việc điều chỉnh quy trình theo thời gian thực-được thực hiện bằng tính năng giám sát trực tuyến, kết hợp với việc lặp lại liên tục thông qua việc kiểm tra máy đo tọa độ (CMM). Biến dạng kích thước có thể được kiểm soát trong phạm vi 0,005 mm, với chỉ số khả năng xử lý CPK Lớn hơn hoặc bằng 1,33 đối với các kích thước quan trọng.

 

 

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