Forschung zur mechanischen Endbearbeitung von chinesischen Titanlegierung Teilen
Titanlegierungen haben folgende besondere physikalische und chemische Eigenschaften:
1. Die niedrige Wärmeleitfähigkeit der Titanlegierung erhöht die Werkstück- und Werkzeugtemperatur während der Bearbeitung.
2. Titanlegierung hat ein niedriges Elastizitätsmodul, was zu einem starken Rückprall nach Lastverformung führt. Dies führt zu einer Zunahme des Bearbeitungsfehlers des Werkstücks, einer Zunahme des Drehmoments des Schneidwerkzeugs, einem schnellen Verschleiß der Schneidkante und einer Abnahme der Haltbarkeit.
3, TC4 hat eine geringe Härte und eine hohe chemische Aktivität, was dazu führt, dass sich TC4 und das Werkzeug bei hoher Temperatur auflösen und verteilen, was zum Anhaften, Brennen und Brechen führt.
Basierend auf der obigen Analyse sollte die Verarbeitungstechnologie von TC4 die folgenden Prinzipien beinhalten:
1. Aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit von TC4 ist die Plastizität gering und die Neigung zur Kaltverfestigung hoch. Die Schneidkraft ist während des Bearbeitungsprozesses groß und die Schneidetemperatur ist hoch, so dass das Werkzeug leicht zu tragen ist und die Lebensdauer verkürzt wird. Daher sollte das Werkzeug aus Materialien mit guter Verschleißfestigkeit, hoher Hitzehärte und ausreichender Zähigkeit ausgewählt werden. YG8, YG8W und YG10H werden zum Schruppen ausgewählt, und YG8W oder YP15 (YGRM) werden zum Schlichten verwendet.
2. Optimieren Sie die Schnittbedingungen, einschließlich der Steifigkeit des Werkzeugmaschinen-Spannsystems.
3. Wählen Sie eine angemessene Menge an Schnitt. Unter normalen Bedingungen sollte die Schnittgeschwindigkeit niedrig sein, die Schnitttiefe sollte groß sein und der Schnitt kann während des Schneidvorgangs nicht gestoppt werden.
4. Verbessern Sie die Spankontrolle und sorgen Sie für zuverlässige Spanbruchmaßnahmen.
Design testen
Unter Berücksichtigung der obigen Faktoren untersuchte der Prozess den Einzelfaktortest und den orthogonalen Multifaktortest, untersuchte den Schneidprozess von TC4 und analysierte die Oberflächenintegrität der verarbeiteten Proben. Die Bewertungsindikatoren umfassen hauptsächlich: Oberflächenrauheit, Verarbeitungshärte, Restspannung und Mikrostruktur.
1. Einzelfaktortest: Beziehen Sie sich auf den tatsächlichen Produktionsschnittbereich, der Bereich der verschiedenen getesteten Faktoren ist eingestellt auf:
(1) Die Fräsgeschwindigkeit beträgt: 40, 80, 100, 120, 140 m / min. Die Vorschubgeschwindigkeit beträgt 50 mm / min, die axiale Frästiefe 1,5 mm und die radiale Frästiefe 28 mm.
(2) Die positive horizontale Änderung jedes Zahnvorschubs beträgt 0,05, 0,07, 0,09, 0,11, 0,13 mm, die Fräsgeschwindigkeit beträgt 40 mm / min und die axiale Frästiefe beträgt 0,9 mm. Die radiale Frästiefe beträgt unverändert 8 mm;
(3) Die axiale Frästiefe beträgt 0,4, 0,6, 0,8, 1,0, 1,2, 1,5 mm. Die Fräsgeschwindigkeit wurde bei 40 mm / min gehalten, die Vorschubgeschwindigkeit betrug 40,7 mm / min und die radiale Frästiefe wurde nicht auf 8 mm geändert.
(4) Die radiale Frästiefe beträgt 4, 6, 8, 10, 12, 5, 14, 16 mm. Die Fräsgeschwindigkeit wird bei k = 40 mm / min gehalten, der Vorschub beträgt 40,7 mm / min und die axiale Frästiefe beträgt konstant 1 mm.
2. Orthogonaler Multi-Faktor-Test.
Die Prozessstudie verwendete das orthogonale Design L16, um den Schleifprozess von TC4 zu untersuchen. Die spezifischen Parameter sind wie folgt:
Fräsparameter und horizontale Codierung sind:
| Frästiefe (mm) | Fräsgeschwindigkeit (m / min) | Vorschub pro Zahn (mm) | Fräsbreite (mm) | |
| Obere Ebene (3) | 1.4 | 120 | 0.14 | 14 |
| Untergeordnete Ebene (1) | 1 | 100 | 0.1 | 11 |
| Nächstes Level (-1) | 0.6 | 80 | 0.06 | 18 |
| Untere Ebene (3) | 0.2 | 60 | 0.02 | 5 |
Orthogonale Prüftabelle:
|
Frästiefe (mm)
|
Fräsgeschwindigkeit (m / min) | Vorschub pro Zahn (mm) | Fräsbreite (mm) | |
| 1 | 1.4 | 100 | 0.06 | 11 |
| 2 | 1.4 | 80 | 0.14 | 5 |
| 3 | 1.4 | 120 | 0.02 | 8 |
| 4 | 1.4 | 60 | 0.1 | 14 |
| 5 | 1 | 60 | 0.06 | 8 |
| 6 | 1 | 120 | 0.14 | 14 |
| 7 | 1 | 80 | 0.02 | 11 |
| 8 | 1 | 100 | 0.1 | 5 |
| 9 | 0.6 | 60 | 0.14 | 11 |
| 10 | 0.6 | 120 | 0.06 | 5 |
| 11 | 0.6 | 80 | 0.1 | 8 |
| 12 | 0.6 | 100 | 0.02 | 14 |
| 13 | 0.2 | 100 | 0.14 | 8 |
| 14 | 0.2 | 80 | 0.06 | 14 |
| 15 | 0.2 | 120 | 0.1 | 11 |
| 16 | 0.2 | 60 | 0.02 | 5 |
Durch den obigen orthogonalen Test kann der Grad des Einflusses jedes Verarbeitungsparameters auf die Maschinenoberflächenintegrität verstanden und die beste Verarbeitungstechnologie erhalten werden.
Drittens, die Analyse und Bewertung von:
Die Oberflächenrauheit wurde mit einem Weißlichtinterferometer gemessen. Jeder Test wird durchgeführt, indem 5 Positionen in Fräsrichtung eingenommen werden.
Darüber hinaus ist das Härten das Ergebnis eines kombinierten Effekts von thermomechanisch gekoppelten ungleichmäßigen Spannungsfeldern auf die bearbeitete Oberfläche des Werkstücks, der mit den Schneidbedingungen und den mechanischen Eigenschaften des Werkstückmaterials zusammenhängt. In dieser Arbeit wurde der Einfluss von Fräsfaktoren auf die Arbeitshärtungs- und Härtungsgesetze untersucht, indem die Härte der Oberflächenschicht nach dem TC4-Fräsen gemessen wurde. Die Härte der bearbeiteten Oberfläche wurde mit einem Vickers-Mikrohärteprüfgerät gemessen, und der Grad der Kaltverfestigung wurde durch Vergleichen der Oberflächenhärte mit der Härte der unbearbeiteten Oberfläche erhalten. Jede Probe wurde an 5 Positionen in Reibrichtung gemessen.
TC4-Werkstoffe reagieren sehr empfindlich auf Spannungszustände, insbesondere auf die Restspannung auf der bearbeiteten Oberfläche, und ihre Verteilung ist wichtig für die ordnungsgemäße Verwendung von Bauteilen. Die Restspannung der bearbeiteten Oberfläche unterscheidet sich zwischen der Restzugspannung und der Restdruckspannung. Restzugspannung verringert die Dauerfestigkeit und Lebensdauer des Teils, was manchmal die Dauerfestigkeit und Lebensdauer des Teils erhöht. Die ungleichmäßige Verteilung der Restspannung auf jeden Abschnitt der bearbeiteten Oberfläche führt auch zu einer Verformung des Werkstücks, was sich auf die Form und Maßgenauigkeit des Werkstücks auswirkt. Daher wurde die Röntgenmethode verwendet, um die Oberflächenrestspannung und deren Verteilung von TC4TC4-Materialien während des Hochgeschwindigkeitsfräsens zu untersuchen.
Die Mikrostruktur mehrerer kleiner Proben wurde mittels WEDM geschnitten und der Querschnitt in vertikaler Vorschubrichtung als Beobachtungsebene genommen. Nach dem Polieren wurde eine geeignete Ätzlösung zum Oberflächenätzen ausgewählt und durch REM beobachtet.
