Raziskave postopka rezanja in obdelave titanovih zlitin

Titanova zlitina je tipičen material, ki ga je težko obdelovati, njene obdelovalne lastnosti pa se odražajo predvsem v naslednjih vidikih:

(1) Titanova zlitina ima visoko trdnost in visoko trdoto, zato mora imeti oprema za obdelavo visoko moč, orodje pa mora imeti visoko trdnost in trdoto.

(2) Stična površina med odrezkom in sprednjo površino orodja je majhna, napetost konice pa velika.

(3) Titanova zlitina ima visok faktor trenja in nizko toplotno prevodnost. Kontaktna dolžina med orodjem in odrezkom je kratka, rezalna toplota pa se kopiči na majhnem območju blizu rezalnega roba, ki ga ni enostavno porazdeliti. Zaradi teh dejavnikov je temperatura rezanja titanove zlitine višja, kar povzroči hitrejšo obrabo orodja in vpliva na kakovost obdelave.

(4) Zaradi nizkega modula elastičnosti titanove zlitine ima obdelovanec velik odboj v procesu rezanja, kar zlahka povzroči obrabo hrbtne strani orodja in deformacijo obdelovanca.

(5) Titanova zlitina je kemično aktivna pri visokih temperaturah in zlahka kemično reagira z vodikom, kisikom in drugimi plinastimi nečistočami v zraku, da tvori utrjeno plast, ki še poslabša obrabo orodja.

(6) Postopek rezanja iz titanove zlitine, material obdelovanca je enostavno vezati na površino orodja, temperatura rezanja je visoka, zato je orodje nagnjeno k obrabi zaradi difuzije in adhezije.

2, analiza procesa rezanja v proizvodnji cevnih fitingov

2.1 Tehnologija obdelave delov cevi

Slika 1 je cevna struktura, njena izbira materiala jeklena cev iz titanove zlitine TA2M, specifikacije materiala za φ63 × 3,5 × 130, vsako prazno je mogoče izdelati v kos.

V procesu obdelave se lahko v skladu z zahtevami delov dokonča s struženjem in rezkanjem. Specifikacija postopka obdelave je prikazana na sliki 2.

Končni oblikovani deli so tankostenski deli. Pri obdelavi, da se zagotovi, da geometrijske dimenzije dela ustrezajo zahtevam uporabe, se obdelava ne deformira. Zato mora biti trn med struženjem in rezkanjem vpet. V primeru rezkanja se izvede drugo vpenjanje. Da bi zmanjšali sledi rezov po rezkanju, mora biti razmik, ko je trn vpet, čim manjši. Po končanem rezkanju odbijte rezalnik z nožem in brusite.

2.2 Izbira materiala orodja

Material orodja za obdelavo titanove zlitine mora imeti naslednje lastnosti: kemično stabilnost pri visokih temperaturah; zadostna trdnost in žilavost; dobra toplotna prevodnost. Pri obdelavi titanove zlitine je treba čim bolj izbrati orodni material z majhno afiniteto do titanove zlitine. Orodje je izdelano iz cementnega karbida YG8, ne iz cementnega karbida tipa YT. Material iz cementnega karbida tipa YT vsebuje tudi Ti, zato se ustvari afiniteta med istimi elementi in pojavi se pojav adhezije. Ko je temperatura rezanja visoka, je koeficient trenja višji, kar poveča obrabo orodja. Geometrija orodja je prikazana v tabeli 3.

2.3 Optimizacija parametrov orodja

3.3.1 Postopek struženja

Zaradi slabe toplotne prevodnosti titanove zlitine je treba za zmanjšanje toplote, ki nastane zaradi trenja med hrbtno stranjo orodja in obdelano površino, izbrati večji zadnji kot orodja. Zadnji kot orodja za obdelavo splošnih materialov je {{0}} stopinj -8 stopinj; zadnji kot orodja 0=14 stopinja -17 stopinja ; sprednji kot je večji, 0=8 stopinj -12 stopinj, da se zagotovi, da je rezalni rob oster, zmanjša deformacijo obdelovanja in izboljša kakovost površine; glavni odklonski kot Kr=90 stopinj, za zmanjšanje radialne sile in preprečevanje vibracij; primeren je lok rezalnega roba rε Manjši ali enak 0,8 mm.

3.3.2 Rezkanje

Na zunanji površini slike 1 so obdelane tri zareze. Geometrijski parametri, kot sta sprednji kot in zadnji kot rezkalnika, imajo velik vpliv na izboljšanje natančnosti in učinkovitosti rezanja ter podaljšanje življenjske dobe orodja. Zato je treba obliko rezkarja izboljšati s posebnimi ukrepi:

(1) Zmanjšajte previs rezkarja. Če je previs rezkarja prevelik, je togost težko zagotoviti. Pod predpostavko zagotavljanja normalne obdelave obdelovanca čim bolj skrajšajte previs.

(2) Zmanjšajte globino odrezkov rezalnega roba rezkalnika. To bo podaljšalo življenjsko dobo rezkarja.

2.4 Optimizacija rezalnih parametrov

Za rezalno obdelavo je treba zagotoviti tako kakovost delov kot učinkovitost obdelave, pa tudi zagotoviti, da ima orodje določeno življenjsko dobo.

(1) Groba obdelava zunanjega kroga, potrebno je zagotoviti, da je življenjska doba orodja, rezalna hitrost v < 80m/min, življenjska doba orodja T=480min. uvlečna količina t < 1 mm, podajalna hitrost S < 0,15 mm / r. Pri grobi obdelavi se poveča toplota, poveča se pretok hladilne tekočine.

(2) Pri končni obdelavi delov je glavna naloga zagotoviti kakovost površine, natančnost obdelave in ustrezno življenjsko dobo orodja. Hitrost rezanja v Manjše ali enako 80m/min, umik t Manjše ali enako 0.3mm, življenjska doba orodja T=1080min, pomik S Manjši ali enak 0,15 mm/r.

2.5 Ukrepi za izboljšanje stabilnosti procesnega sistema

Da bi dosegli zadovoljivo obdelavo delov in učinkovitost, mora biti sistem zelo stabilen.

(1) Zmanjšajte previs orodja, da preprečite zlom orodja, ko je izpostavljeno veliki udarni sili.

(2) Izberite stroj z visoko togostjo vretena, da se izognete pojavu tresenja procesnega sistema, ki ga povzroči velika prostornina rezanja.

(3) Izberite vpenjalo za trdnost vpenjanja, da povečate togost sistema.

3, analiza problema razlike v barvi delov

V dejanski proizvodnji se zaradi inventarja delov deli običajno uporabljajo v serijah. Vendar pa obstaja majhna barvna razlika med površinama obeh serij. To resno vpliva na zahteve glede kakovosti serijskega izdelka. Z analizo so glavni razlogi za razliko v barvi naslednji:

(1) Različne serije materialov, ker je titanova zlitina dodana elementom iz industrijske čiste titanove zlitine, sestava različnih serij materialov ima različne razlike, obdelava bo pokazala različne barvne razlike;

(2) Titanova zlitina po obdelavi je zelo aktivna, zlahka reagira s snovmi v zraku, tako da površina delov povzroči različne barvne razlike;

(3) Dve seriji obdelav pri različnih izvajalcih povzročata nedoslednost površinske hrapavosti, zaradi načela razpršenega odboja svetlobe je visoka hrapavost videti svetlejša, nizka hrapavost pa temnejša;

(4) Zaradi visoke hitrosti stružnice ali ostrih orodij med obdelavo struženje ustvari veliko toplote, ki je ni mogoče pravočasno oddati, zaradi visoke aktivnosti titanove zlitine pa lahko pride do kemičnih reakcij s snovmi v zraka, kar povzroči različne barvne razlike na površini. To velja za različne serije materialov;

(5) Upravljavec dveh serij obdelave, uporabljen material orodja ali geometrijski parametri orodja so različni, tako da sta dve seriji površinskih sprememb materiala različni, kar povzroči dve seriji različnih barvnih razlik;

(6) Ko sta dve seriji delov strojno obdelani in dolgo časa neuporabljeni, bo titanova zlitina nekoliko drugačna. Zaradi aktivnosti titanove zlitine bo reagirala s snovmi v zraku, kar bo povzročilo različne barvne razlike na površini.

4, metoda odprave barvne razlike

Kakovost površine delov neposredno vpliva na videz kakovosti izdelka. Z opazovanjem površine delov obeh serij je ista serija obdelave materiala po barvni razliki enaka. Med različnimi serijami je le majhna barvna razlika. Vidimo lahko, da je stabilnost iste serije materiala boljša, zato se lahko za odpravo barvne razlike uporabijo naslednje metode:

(1) za isto serijo izdelkov, z uporabo iste serije delov za obdelavo materiala, uporaba ničelnega inventarja, to je delov v tej seriji za enkratno uporabo predelave, kar je tudi v skladu z načeli vitkega upravljanja: odpraviti nepotrebno zapravljanje.

(2) Deli po obdelavi ne morejo biti dlje časa v mirovanju in zahtevajo, da ista serija uporablja isto metodo obdelave, tako da je hrapavost površine enakomerna. To bo zagotovilo, da bo imela površina iste serije delov enako barvno razliko.

(3) Izberite pravi material orodja za obdelavo in zahtevajte, da ima material orodja visoko stabilnost pri visokih temperaturah. Imeti mora zadostno trdnost in žilavost. Material orodja mora imeti tudi toplotno prevodnost. Izberite material za orodje, ki ima majhno afiniteto do titanovih zlitin. Na splošno se orodni materiali iz karbidne trdine na osnovi YG uporabljajo za struženje titanovih zlitin. Ta material med obdelavo ne bo kemično reagiral in enaka serija delov bo ostala konsistentna.

(4) Pravilno izberite parametre geometrije orodja pri obdelavi. Zaradi slabe toplotne prevodnosti titanove zlitine je treba za zmanjšanje toplote, ki nastane zaradi trenja med hrbtno stranjo orodja in obdelano površino, izbrati večji zadnji kot orodja. Sprednji kot mora biti večji, da se zagotovi oster rob, zmanjša deformacija obdelovanja in izboljša kakovost obdelane površine. Kot glavnega zamika je 90 stopinj za zmanjšanje radialne sile in preprečevanje vibracij. Lok konice orodja ni večji od R0,8.

(5) Ko so izbrani material orodja in geometrijski parametri orodja, je potrebno ustrezno hlajenje, da se zagotovi odvajanje toplote v območju rezanja, kar lahko izboljša kakovost površine dela, naredi površino dela skladno barvo, in podaljša življenjsko dobo orodja.

5 Zaključek

Z analizo struženja in rezkanja delov iz titanove zlitine je mogoče izvesti serijsko obdelavo materialov iz titanove zlitine, da bi izpolnili zahteve uporabe. Analiza problema razlike v barvi v proizvodnji je pokazala, da je razlika v barvi med dvema serijama obdelanih delov lahko materialna težava ali pa je lahko težava pri obdelavi operaterja, kar pomeni, da sta dve seriji operaterjev delov različni. Dokler je vsaka serija izdelkov izbrana iz iste serije materialov, so metode obdelave pravilne, lahko popolnoma odpravite težavo z barvno razliko.