Els aliatges de titani són forts, però difícils de mecanitzar, especialment les peces-de plaques primes. Tallar-los fàcilment condueix a deformacions d'estrès i imprecisions dimensionals, causant mals de cap a molts! No us espanteu, una combinació de tècniques pot solucionar-ho: ajustar els camins de fresat CNC i EDM per fil, optimitzar els plans de mecanitzat i utilitzar accessoris de posicionament + tall de bucle tancat-per millorar la rigidesa de la peça, reduir la deformació en el seu origen i garantir una qualitat constant del producte!
1. Introducció
Els aliatges de titani s'utilitzen àmpliament en l'aeronàutica a causa de la seva alta resistència, resistència a la corrosió, resistència a la calor i duresa. Els seus desavantatges inclouen una mala conductivitat tèrmica i una gran dificultat de mecanitzat.
La part de la costella d'aliatge de titani té 43 mm de llarg, 25 mm d'ample i 3,5 mm de gruix. El gruix i les dues cavitats interiors estan fresades CNC, mentre que les vuit costelles estan mecanitzades per electroerosió per filferro, assegurant una amplada de costella de (0,3±0,05) mm i una simetria de 0,05 mm amb les cavitats interiors. Es classifica com a part-de costella fina. Deu parts es van processar inicialment segons els documents del procés. El personal d'inspecció va trobar que quatre parts tenien problemes amb l'amplada i la simetria de les costelles, no complint els requisits de disseny.
2. Anàlisi de causes arrels
Els documents de procés originals requerien un gruix de matèria primera de 5 mm. Tanmateix, a causa de les limitacions d'inventari, només estaven disponibles matèries primeres de 18 mm de gruix. Per tant, calia que la mida en blanc fos de 250 mm × 80 mm amb un gruix de 18 mm, tal com es mostra a la figura 1. Es va afegir un procés d'erosió de filferro per dividir el gruix del material en dos (vegeu la figura 2), donant com a resultat que cada peça tingués 9 mm de gruix. A continuació, es va mecanitzar fins a un gruix de 3,5 mm mitjançant fresat CNC. Durant el fresat CNC, l'operador va utilitzar un mètode de subjecció de mandril al buit (vegeu la figura 3). Primer es va fresar una superfície amb precisió, eliminant un marge de 3 mm. A continuació, es va girar la peça per a la succió i la segona superfície es va fresar fins a un gruix de 3,5 mm. Finalment, es va mecanitzar la cavitat interna al mig de la peça.
Figura 1. En blanc
Figura 2. En blanc dividit en dos
Figura 3. Subjecció de la ventosa al buit
Deu peces petites estan disposades a cada peça de material (vegeu la figura 4). Es perfora un forat de rosca-de filferro de 3 mm a un extrem de cada fila de peces i, a continuació, les peces es processen per electroerosió per filferro.
Figura 4. Distribució de les peces
Abans del processament, l'operador d'electroerosió de filferro comprova la planitud del material i troba la deformació de tensió (vegeu la figura 5), amb una deformació màxima de 3,05 mm. Utilitzant una placa de subjecció per tallar, ja que només hi ha un forat de fil-per filferro, cada petita part està interconnectada després del tall. El material es talla i, per tant, sota estrès, es produeix una deformació del material durant el processament (vegeu la figura 6), fent que l'amplada de la costella de la peça superi les toleràncies, afectant així la simetria amb la cavitat interna.
Figura 5. Deformació del material abans de tallar
Figura 6. Deformació del material després del tall
3. Prendre mesures efectives
L'anàlisi va revelar que el principal problema era la deformació per esforços del material. Els materials d'aliatge de titani generen calor de tall durant el mecanitzat. El material dissipa la calor lentament i com més s'elimini, més gran serà la deformació. Això només es pot resoldre canviant el mètode de tall [1]. L'esquema de mecanitzat original es va optimitzar prenent les mesures efectives següents.
1) Substitució d'estrès alt per estrès baix. En el fresat CNC, com més gran sigui el marge de tall, més gran és la tensió i més gran és la deformació del material. El procés de tall de filferro de la matèria primera es va canviar de dividir-la en dues parts a dividir-la en tres parts (vegeu la figura 7), de manera que el gruix de cada peça de material era d'uns 6 mm, la qual cosa va reduir considerablement la capacitat de mecanitzat del fresat CNC i, per tant, va reduir la deformació del material.
Figura 7 En blanc dividit en tres parts
2) Canvi del mètode de subjecció del fresat CNC. Quan es va mecanitzar el gruix en el fresat CNC, el mètode de subjecció del mandril al buit es va canviar a un mètode de subjecció lateral-superior [2] (vegeu la figura 8). En girar la peça repetidament i fresar ambdós costats, la quantitat de tall era inferior o igual a 0,2 mm cada vegada, assegurant que el gruix compleix els requisits de dibuix i reduint la deformació del mecanitzat del material. Segons el càlcul, després del fresat CNC, sempre que la deformació de tota la peça de material es controli dins de 0,5 mm, es poden complir els requisits de planitud d'una sola peça petita. L'operador va processar les peces segons el mètode optimitzat, inspeccionant-les a mesura que es processaven per garantir una planitud inferior o igual a 0,2 mm.
Figura 8 Subjecció lateral-superior
3) Feu eines especials per augmentar el nombre de forats-de filferro. En el procés de tall de filferro, per evitar la deformació del material durant el processament, el nombre de forats de filferro-s'ha augmentat a 10, assegurant que cada part de la costella tingui un forat de filferro- independent, que després es mecanitza en un sol pas per fresat CNC per garantir la consistència. Es va fer una eina de tall de filferro i la peça de treball es va col·locar a la placa d'eines col·locant agulles (vegeu la figura 9). Cada costella es va processar de manera independent, sense tallar-se entre si, augmentant la rigidesa del material i reduint la deformació de les peces [3].
Figura 9 Col·locació de la peça a la placa d'eines col·locant els passadors
4 Verificació d'efectes
Es van processar 20 peces segons l'esquema millorat. Després de provar amb equips de prova professionals, l'amplada i la simetria de les costelles complien els requisits del dibuix. Finalment, es van processar un total de 120 peces, totes les quals complien els requisits, amb un percentatge d'aprovació del 100%, cosa que indica que l'esquema millorat va ser efectiu. 5 Conclusió
Aquest article presenta una ruta de mecanitzat i un mètode de control de deformació per a peces de plaques primes d'aliatge de titani. Mitjançant l'optimització de l'esquema de mecanitzat i el mètode de subjecció, canviant la ruta d'electroerosió de filferro i l'estratègia de fresat CNC, i adoptant accessoris de posicionament i tall tancat per reduir la deformació de l'esforç de tall, l'amplada de la costella i els requisits de simetria de les peces es garanteixen eficaçment, acumulant experiència per al mecanitzat d'aquestes peces.
