Cercetare asupra procesului de tăiere și prelucrare a aliajelor de titan

Aliajul de titan este un material tipic dificil de prelucrat, iar caracteristicile sale de prelucrare se reflectă în principal în următoarele aspecte:

(1) Aliajul de titan are rezistență ridicată și duritate ridicată, astfel încât echipamentul de procesare trebuie să aibă o putere mare, iar unealta ar trebui să aibă rezistență și duritate ridicate.

(2) Zona de contact dintre cip și fața frontală a sculei este mică, iar tensiunea la vârf este mare.

(3) Aliajul de titan are un factor de frecare ridicat și o conductivitate termică scăzută. Lungimea de contact dintre unealtă și cip este scurtă, iar căldura de tăiere se acumulează într-o zonă mică, aproape de muchia de tăiere, care nu este ușor de distribuit. Acești factori fac ca temperatura de tăiere a aliajului de titan să fie mai ridicată, rezultând o uzură mai rapidă a sculei și afectând calitatea prelucrarii.

(4) Datorită modulului scăzut de elasticitate al aliajului de titan, piesa de prelucrat are o revenire mare în procesul de tăiere, ceea ce este ușor de cauzat uzura feței din spate a sculei și deformarea piesei de prelucrat.

(5) Aliajul de titan este activ din punct de vedere chimic la temperaturi ridicate și este ușor să reacționeze chimic cu hidrogenul, oxigenul și alte impurități gazoase din aer pentru a forma un strat întărit, care exacerbează și mai mult uzura sculei.

(6) Procesul de tăiere din aliaj de titan, materialul piesei de prelucrat este ușor de lipit de suprafața sculei, temperatura de tăiere este ridicată, astfel încât unealta este predispusă la uzură prin difuzie și uzură prin aderență.

2, analiza procesului de tăiere în producția de fitinguri pentru țevi

2.1 Tehnologia de prelucrare a pieselor tubulare

Figura 1 este o structură de tip tub, selecția materialului său TA2M țeavă de oțel din aliaj de titan, specificații materiale pentru φ63 × 3,5 × 130, fiecare semifabricat poate fi transformat într-o bucată.

În procesul de prelucrare, în funcție de cerințele pieselor, acesta poate fi finalizat prin strunjire și frezare. Specificațiile procesului său de prelucrare sunt prezentate în Figura 2.

Piesele turnate finale sunt piese cu pereți subțiri. La prelucrare, pentru a se asigura că dimensiunile geometrice ale piesei îndeplinesc cerințele de utilizare, prelucrarea nu este deformată. Prin urmare, dornul trebuie prins în timpul strunjirii și frezării. În cazul frezării se efectuează o a doua prindere. Pentru a minimiza urmele de tăiere după frezare, spațiul liber atunci când dornul este prins trebuie să fie cât mai mic posibil. După ce s-a terminat frezarea, tăiați cuțitul cu un cuțit și nisip.

2.2 Alegerea materialului sculei

Materialul sculei pentru prelucrarea aliajului de titan trebuie să aibă următoarele proprietăți: stabilitate chimică la temperaturi ridicate; rezistență și duritate suficiente; conductivitate termică bună. La prelucrarea aliajului de titan, materialul sculei cu afinitate mică pentru aliajul de titan ar trebui să fie selectat cât mai mult posibil. Instrumentul este realizat din carbură cimentată YG8, nu din carbură cimentată de tip YT. Materialul din carbură cimentată de tip YT conține și Ti, astfel încât se va genera afinitatea între aceleași elemente și va avea loc fenomenul de aderență. Când temperatura de tăiere este ridicată, coeficientul de frecare este mai mare, ceea ce crește uzura sculei. Geometria sculei este prezentată în tabelul 3.

2.3 Optimizarea parametrilor sculei

3.3.1 Procesul de strunjire

Datorită conductivității termice slabe a aliajului de titan, pentru a reduce căldura generată de frecarea dintre fața din spate a sculei și suprafața prelucrată, unghiul din spate al sculei trebuie ales să fie mai mare. Unghiul de spate al sculei pentru prelucrarea materialelor generale este de {{0}} grade -8 grade; unghiul de spate al sculei 0=14 grade -17 grade ; unghiul frontal este mai mare, 0=8 grade -12 grade, pentru a se asigura că muchia de tăiere este ascuțită, pentru a reduce deformarea prelucrarii și pentru a îmbunătăți calitatea suprafeței; unghiul principal de deformare Kr=90 grad, pentru a reduce forța radială și a preveni vibrațiile; arcul de tăiș rε Mai mic sau egal cu 0,8 mm este adecvat.

3.3.2 Frezare

Pe suprafața exterioară din Figura 1 sunt prelucrate trei crestături. Parametrii geometrici, cum ar fi unghiul din față și unghiul din spate al frezei, au o mare influență asupra îmbunătățirii preciziei și eficienței de tăiere și extinderii duratei de viață a sculei. Prin urmare, forma frezei trebuie îmbunătățită cu măsuri specifice:

(1) Reduceți proeminența frezei. Dacă proeminența frezei este prea mare, rigiditatea este dificil de asigurat. Sub premisa asigurării prelucrării normale a piesei de prelucrat, scurtați cât mai mult posibil.

(2) Reduceți adâncimea de așchiere a muchiei de tăiere a frezei. Acest lucru va crește durata de viață a frezei.

2.4 Optimizarea parametrilor de tăiere

Pentru prelucrarea de tăiere este necesar să se asigure atât calitatea pieselor, cât și eficiența prelucrării, dar și să se asigure că unealta are o anumită viață.

(1) Prelucrarea brută a cercului exterior, este necesar să se asigure că durata de viață a sculei, viteza de tăiere v < 80m/min, durata de viață a sculei T=480min. cantitate de retragere t < 1 mm, viteza de avans S < 0,15 mm / r. Prelucrarea brută generează căldură crescută, debitul lichidului de răcire este crescut.

(2) Pentru finisarea pieselor, sarcina principală este de a asigura calitatea suprafeței, precizia prelucrării și durata corespunzătoare a sculei. Viteza de tăiere v Mai mică sau egală cu 80m/min, retragere t Mai mică sau egală cu 0,3mm, durata de viață a sculei T=1080min, avans S Mai mică sau egală cu 0,15 mm/r.

2.5 Măsuri de îmbunătățire a stabilității sistemului de prelucrare

Pentru a obține piese prelucrate satisfăcătoare și eficiență, sistemul trebuie să fie foarte stabil.

(1) Reduceți proeminența sculei pentru a evita ruperea unealta atunci când este supusă unei forțe mari de impact.

(2) Selectați o mașină cu rigiditate mare a arborelui pentru a evita apariția vibrațiilor sistemului de proces cauzate de volumul mare de tăiere.

(3) Selectați dispozitivul de fixare pentru rezistența de prindere pentru a crește rigiditatea sistemului.

3, analiza problemei diferenței de culoare a părților

În producția efectivă, datorită stocului de piese, piesele sunt de obicei folosite în loturi. Cu toate acestea, există o ușoară diferență de culoare între suprafețele celor două loturi. Acest lucru afectează grav cerințele de calitate ale produsului lot. Prin analiză, principalele motive pentru diferența de culoare sunt următoarele:

(1) Loturi diferite de materiale, datorită aliajului de titan se adaugă elementelor din aliaj de titan pur industrial, compoziția diferitelor loturi de materiale au diferențe diferite, procesarea va apărea diferențe de culoare diferite;

(2) Aliajul de titan după procesare este foarte activ, ușor de reacționat cu substanțele din aer, astfel încât suprafața pieselor să producă diferențe de culoare diferite;

(3) Două loturi de prelucrare, de la diferiți operatori, fac ca rugozitatea suprafeței să fie inconsistentă, datorită principiului reflectării difuze a luminii, rugozitatea mare pare mai strălucitoare, rugozitatea scăzută pare mai întunecată;

(4) Datorită vitezei mari de strung sau a sculelor ascuțite în timpul procesării, strunjirea generează multă căldură, care nu poate fi emisă în timp, iar datorită activității ridicate a aliajului de titan, este ușor să aveți reacții chimice cu substanțele din aer, rezultând diferențe de culoare diferite pe suprafață. Aceasta este pentru diferite loturi de materiale;

(5) Operatorul celor două loturi de prelucrare, materialul instrumentului utilizat sau parametrii geometrici ai sculei sunt diferiți, astfel încât cele două loturi de modificări ale suprafeței materialului sunt diferite, rezultând două loturi cu diferențe de culoare diferite;

(6) După ce cele două loturi de piese sunt prelucrate și lăsate neutilizate pentru o lungă perioadă de timp, aliajul de titan va fi ușor diferit. Datorită activității aliajului de titan, acesta va reacționa cu substanțele din aer, rezultând diferențe de culoare diferite pe suprafață.

4, metoda de eliminare a diferenței de culoare

Calitatea suprafeței pieselor afectează în mod direct aspectul calității produsului. Prin observarea suprafeței părților celor două loturi, același lot de prelucrare a materialului după diferența de culoare este același. Există doar o mică diferență de culoare între diferite loturi. Se poate observa că stabilitatea aceluiași lot de material este mai bună, așa că se pot folosi următoarele metode pentru a elimina diferența de culoare:

(1) pentru același lot de produse, folosind același lot de piese de prelucrare a materialelor, utilizarea inventarului zero, adică piesele din acest lot de utilizare unică a procesării, care este, de asemenea, în conformitate cu principiile de lean management: pentru a elimina deșeurile inutile.

(2) Piesele nu pot fi inactiv pentru o lungă perioadă de timp după procesare și necesită același lot pentru a utiliza aceeași metodă de procesare, astfel încât rugozitatea suprafeței să fie uniformă. Acest lucru va asigura că suprafața aceluiași lot de piese va avea aceeași diferență de culoare.

(3) Selectați materialul corect pentru scule pentru prelucrare și solicitați ca materialul sculei să aibă stabilitate ridicată la temperaturi ridicate. Trebuie să aibă suficientă rezistență și duritate. Materialul sculei ar trebui să aibă și conductivitate termică. Alegeți un material pentru scule care are o mică afinitate pentru aliajele de titan. În general, materialele de scule din carbură pe bază de YG sunt utilizate pentru strunjirea aliajelor de titan. Acest material nu va reacționa chimic în timpul prelucrării și același lot de piese va rămâne consistent.

(4) Selectați corect parametrii de geometrie a sculei la prelucrare. Datorită conductivității termice slabe a aliajului de titan, pentru a reduce căldura generată de frecarea dintre fața din spate a sculei și suprafața prelucrată, unghiul din spate al sculei ar trebui să fie selectat mai mare. Unghiul frontal ar trebui să fie mai mare pentru a se asigura că muchia este ascuțită, pentru a reduce deformarea de prelucrare și pentru a îmbunătăți calitatea suprafeței prelucrate. Unghiul principal de decalaj este de 90 grade pentru a reduce forța radială și a preveni vibrațiile. Arcul vârfului sculei nu este mai mare de R0,8.

(5) După ce materialul sculei și parametrii geometrici ai instrumentului sunt selectați, este necesară o răcire adecvată pentru a asigura disiparea căldurii în zona de tăiere, ceea ce poate îmbunătăți calitatea suprafeței piesei, face ca suprafața piesei să fie consistentă în culoare, și prelungește durata de viață a instrumentului.

5. Concluzie

Prin analiza strunjirii și frezării pieselor din aliaj de titan, procesarea în lot a materialelor din aliaj de titan poate fi realizată pentru a îndeplini cerințele de utilizare. Analiza problemei diferenței de culoare în producție a constatat că diferența de culoare dintre cele două loturi de piese prelucrate poate fi o problemă materială sau poate fi o problemă de prelucrare a operatorului, adică cele două loturi de operatori de piese sunt diferite. Atâta timp cât fiecare lot de produse este selectat din același lot de materiale, metodele de procesare sunt corecte, puteți elimina complet problema diferenței de culoare.