ТЦ4 титанијумска легура има високу специфичну чврстоћу, изузетну отпорност на корозију и добру термичку стабилност. Широко се користи у критичним компонентама за ваздухопловну опрему, прецизне машине и врхунске кутије. Ипак, легура титанијума има ниску топлотну проводљивост, слабу пластичност резања и очигледно радно очвршћавање, што је чини типичним материјалом који се тешко обрађује. Конкретно, структура шупљине ултра танког зида од 2 мм пати од ниске крутости и строгих захтева за униформношћу дебљине зида. Током машинске обраде, велика је вероватноћа да ће се појавити треперење при сечењу, деформација напона, ван толеранције димензија и одступање равности, што озбиљно ограничава тачност димензија и перформансе заптивања монтаже готових делова.
Узимајући за предмет истраживања ТЦ4 легуру титанијума 2мм покривну плочу за лукну шупљину, у овом раду се систематски анализирају потешкоће обраде танкозидних шупљина с обзиром на структурне карактеристике делова и стварне услове обраде. Ток обраде, избор алата, метода стезања и процес завршне обраде су оптимизовани да формирају стабилно, ефикасно и високо прецизно решење за машинску обраду танкозидних титанијумских делова.
1. Структура дела и технички захтеви
Обрађена компонента је велика покривна плоча танког зида са закривљеном површином. Уједначена дебљина зида главне шупљине је само 2 мм, а спојна рамена на оба краја су задебљана на 6 мм. Усваја затворену структуру шупљине са лучно закривљеном површином. Служећи као заптивни поклопац за тело кутије, део има строге захтеве за прецизност монтаже: равност површине монтажног споја мања или једнака 0,1 мм. Закривљена површина шупљине треба да буде глатка и непрекидна без трагова трескања, удубљења, урушавања ивица или деформација, како би се задовољиле перформансе заптивања и дугорочна стабилност рада комплетне опреме.
Са танким зидом, великом закривљеном површином, малом крутошћу и високом прецизношћу, део представља типичну тешку компоненту у прецизној машинској обради легуре титанијума.
2. Анализа тешкоћа обраде
2.1 Резање брбљања
ТЦ4 легура титанијума ствара високу температуру резања са слабом топлотном проводљивошћу. Топлота резања се концентрише на контактну површину између резне ивице и радног предмета, што лако покреће високофреквентне вибрације резања. Подручје танких зидова има изузетно ниску крутост, што појачава вибрације. На обрађеној површини обично се појављују таласи, трагови алата и трагови клепетања, директно нарушавајући завршну обраду површине и тачност димензија закривљене површине.
2.2 Деформација танких зидова
Ултра танак зид од 2 мм има слабу отпорност на деформацију. Неравномерно сечење при грубој обради, концентрисано заостало напрезање и неуравнотежена сила стезања ће довести до колапса шупљине, померања дебљине зида и савијања закривљене површине. Конвенционални процеси обраде често се сусрећу са заједничким проблемом: квалификоване димензије након обраде, али одскочна деформација и ван толеранције након отпуштања радног комада.
2.3 Изазов у контроли равности
Заптивна монтажна површина захтева високо прецизну монтажу. Преостали напон акумулиран у вишеструким операцијама глодања може изазвати закривљеност површине, депресију и нагиб, што отежава стабилно испуњавање толеранције равности од 0,1 мм.
3. Оптимизација укупне руте обраде
На основу структурних карактеристика дела, усвојен је општи принцип обраде: спољни профил машине пре шупљине, груба обрада пре завршне обраде, растерећење напрезања и више пролаза за микро завршну обраду.
Потпуни ток процеса: Предобрада слепог дела → Груба и завршна обрада спољног профила → Обрада монтажних рупа → Грубо и завршно глодање конвексних шупљина → Третман за ублажавање напрезања → Грубо и завршно глодање конкавних шупљина → Завршно глодање монтажне површине → Прецизно брушење и преливање → Прецизно брушење → Прецизно обликовање
4. Кључни процеси и решења за алате
4.1 Обрада конвексне шупљине
За грубу обраду се бирају глодалице са високим садржајем кобалта са 4 жлеба од карбида. Алати се одликују великом крутошћу и одличним перформансама против клепетања, погодни за уклањање великог материјала од легуре титанијума. Довољно течности за сечење под високим притиском се континуирано снабдева током целог процеса како би се смањила температура резања, ублажило хабање алата и спречило очвршћавање при раду.
За завршну обраду користе се кугличне глодалице од поликристалног кубног бор нитрида (ПЦБН), заједно са аеродинамичном закривљеном површином која следи стратегију завршне обраде. Јединствена путања алата истабилно оптерећење резања ефикасно потискују вибрације танких зидова. Грешка обраде закривљене површине се контролише унутар 0,012 мм како би се осигурала континуирана и глатка шупљина лука.
4.2 Обрада конкавних шупљина и контрола против деформације
Интегрисано позиционирање и стезање са прилагођеним алатом се примењује за конкавне шупљине, остварујући нулти померање и високу чврстоћу подршке радног предмета, и смањујући треперење и микро-деформацију од извора.
Слојевито урезивање је усвојено код грубе обраде како би се равномерно уклонио додатак и избегла локална концентрација напрезања. Природни процес старења се додаје након грубе обраде да би се потпуно ослободио заостали напон резања и спречила повратна деформација у накнадној завршној обради.
За завршну обраду се користи вишеструко померање окретањем радног комада. Референтни датум се више пута коригује како би се елиминисала акумулирана грешка стезања, обезбеђујући уједначену дебљину зида од 2 мм и симетричну и стабилну структуру шупљине.
4.3 Прецизно обликовање заптивне монтажне површине
Прецизност монтажне површине директно одређује перформансе заптивања целе опреме. Одабрана је стабилна точка позиционирања и тачке силе стезања су обједињене током обраде. Грубо глодање се прво изводи да би се уклониле ознаке и трагови алата, након чега следи сложени процес прецизног брушења плус преклапање за постепено микрообликовање.
Он-лине инспекција је организована током обраде како би се исправило одступање равности у реалном времену и конвергирала грешка равности, стално постижући технички индекс равности од 0,1 мм.
Закључак
Циљајући на индустријске болне тачке очигледног брбљања, велике деформације и тешке контроле прецизности у машинској обради ТЦ4 легуре титанијума од 2 мм ултра танког зида поклопца шупљине, ова оптимизација бира одговарајући систем алата, прилагођава стратегију сечења, додаје процедуре за ублажавање напрезања, прилагођава шему позиционирања алата и усваја композитну технологију прецизног обликовања. Успешно решава уобичајене дефекте у машинској обради титанијума са танким зидовима, укључујући трагове трескања, колапса, одскока и равности ван толеранције.
Практична обрада доказује да су разумни распоред процеса, круто стезање, уклањање слојева материјала, ослобађање од напрезања и микро-завршна обрада суштина за постизање високо прецизног обликовања легуре титанијума са танким зидовима. Ово процесно решење има високу стабилност и високу стопу приноса и може да обезбеди поуздану техничку референцу за прецизну машинску обраду сличних ваздушних танкозидних шупљина и заптивање структурних делова од легуре титанијума.
(Горе наведени садржај је састављен из онлајн извора само за референцу.)
