Titanyum alaşımları güçlüdür ancak işlenmesi zordur, özellikle de ince-levha parçalar. Bunları kolayca kesmek, stres deformasyonuna ve boyutsal yanlışlıklara yol açarak birçok kişide baş ağrısına neden olur! Panik yapmayın, bir teknik kombinasyonu bu sorunu çözebilir: tel EDM ve CNC frezeleme yollarını ayarlayın, işleme planlarını optimize edin ve parça sertliğini artırmak, deformasyonu kaynağında azaltmak ve tutarlı ürün kalitesi sağlamak için konumlandırma fikstürleri + kapalı-döngü kesmeyi kullanın!
1. Giriş
Titanyum alaşımları yüksek mukavemeti, korozyon direnci, ısı direnci ve sertliği nedeniyle havacılık ve uzayda yaygın olarak kullanılmaktadır. Dezavantajları zayıf ısı iletkenliği ve yüksek işleme zorluğudur.
Titanyum alaşımlı kaburga kısmı 43 mm uzunluğunda, 25 mm genişliğinde ve 3,5 mm kalınlığındadır. Kalınlık ve iki iç boşluk CNC ile frezelenirken, sekiz kaburga tel EDM ile işlenerek (0,3±0,05) mm'lik bir kaburga genişliği ve iç boşluklarla 0,05 mm'lik bir simetri sağlanır. Bu, ince-kaburga parçası olarak sınıflandırılır. Başlangıçta süreç belgelerine göre on parça işlendi. Denetim personeli, dört parçada nervür genişliği ve simetriyle ilgili sorunların bulunduğunu ve bu nedenle tasarım gerekliliklerini karşılayamadığını tespit etti.
2. Kök Neden Analizi
Orijinal proses belgeleri 5 mm'lik bir ham madde kalınlığı gerektiriyordu. Ancak stok sınırlamaları nedeniyle yalnızca 18 mm kalınlığındaki hammaddeler mevcuttu. Bu nedenle, Şekil 1'de gösterildiği gibi boş boyutun 250 mm x 80 mm ve 18 mm kalınlığında olması gerekiyordu. Malzeme kalınlığını ikiye bölmek için tel EDM işlemi eklendi (bkz. Şekil 2), her parçanın 9 mm kalınlığında olması sağlandı. Bu daha sonra CNC frezeleme kullanılarak 3,5 mm kalınlığa kadar işlendi. CNC frezeleme sırasında operatör vakumlu ayna bağlama yöntemini kullandı (bkz. Şekil 3). Bir yüzey ilk önce 3 mm'lik pay kaldırılarak hassas şekilde frezelendi. Daha sonra parça emme için ters çevrildi ve ikinci yüzey 3,5 mm kalınlığa kadar frezelendi. Son olarak parçanın ortasındaki iç boşluk işlendi.
Şekil 1. Boş
Şekil 2. Boşluğun ikiye bölünmesi
Şekil 3. Vakum vantuzunun sıkıştırılması
Her malzeme parçasının üzerine on küçük parça yerleştirilmiştir (bkz. Şekil 4). Her parça sırasının bir ucuna 3 mm'lik bir tel-diş açma deliği açılır ve ardından parçalar tel EDM ile işlenir.
Şekil 4. Parça düzeni
İşleme öncesinde tel EDM operatörü malzemenin düzlüğünü kontrol eder ve maksimum 3,05 mm deformasyonla gerilim deformasyonunu bulur (bkz. Şekil 5). Kesme için bir sıkıştırma plakası kullanıldığında, yalnızca tek bir tel-diş açma deliği olduğundan, her küçük parça kesimden sonra birbirine bağlanır. Malzeme kesilir ve bu nedenle stres altında işleme sırasında malzeme deformasyonu meydana gelir (bkz. Şekil 6), parçanın kaburga genişliğinin toleransları aşmasına neden olur, böylece iç boşlukla simetri etkilenir.
Şekil 5. Kesmeden önce malzeme deformasyonu
Şekil 6. Kesim sonrası malzeme deformasyonu
3. Etkili tedbirlerin alınması
Analiz, asıl sorunun malzemenin stres deformasyonu olduğunu ortaya çıkardı. Titanyum alaşımlı malzemeler işleme sırasında kesme ısısı üretir. Malzeme ısıyı yavaşça dağıtır ve ne kadar fazla pay kaldırılırsa deformasyon o kadar büyük olur. Bu durum ancak kesme yönteminin değiştirilmesiyle çözülebilir [1]. Orijinal işleme şeması aşağıdaki etkili önlemler alınarak optimize edildi.
1) Yüksek stresi düşük stresle değiştirmek. CNC frezelemede kesme payı ne kadar büyük olursa, gerilim de o kadar büyük olur ve malzeme deformasyonu da o kadar büyük olur. Hammaddenin tel kesme işlemi, onu iki parçaya bölmekten üç parçaya bölmeye değiştirildi (bkz. Şekil 7), böylece her bir malzeme parçasının kalınlığı yaklaşık 6 mm oldu, bu da CNC frezelemenin işleme payını büyük ölçüde azalttı ve böylece malzeme deformasyonunu azalttı.
Şekil 7 Üç parçaya bölünmüş boş
2) CNC frezeleme bağlama yönteminin değiştirilmesi. CNC frezelemede kalınlığı işlerken, vakumlu ayna bağlama yöntemi, yandan-üstten bağlama yöntemine [2] değiştirildi (bkz. Şekil 8). Parçayı tekrar tekrar çevirerek ve her iki tarafı da frezeleyerek kesme miktarı her seferinde 0,2 mm'ye eşit veya daha az oldu; bu da kalınlığın çizim gereksinimlerini karşılamasını sağladı ve malzeme işleme deformasyonunu azalttı. Hesaplamaya göre CNC frezeleme sonrasında malzemenin tamamının deformasyonu 0,5 mm dahilinde kontrol edildiği sürece tek bir küçük parçanın düzlük gereksinimi karşılanabilmektedir. Operatör, parçaları optimize edilmiş yönteme göre işledi ve 0,2 mm'den az veya ona eşit düzlük sağlamak için işlenirken bunları inceledi.
Şekil 8 Yan-üstten sıkıştırma
3) Tel-diş açma deliklerinin sayısını artırmak için özel aletler kullanın. Tel kesme işleminde, işleme sırasında malzeme deformasyonunu önlemek için, tel-diş açma deliklerinin sayısı 10'a çıkarılarak her bir kaburga parçasının bağımsız bir tel-diş açma deliğine sahip olması sağlandı ve bu daha sonra tutarlılığı sağlamak için CNC frezeleme ile tek adımda işlendi. Bir tel kesme takımı yapıldı ve iş parçası, konumlandırma pimleri vasıtasıyla takım plakası üzerine konumlandırıldı (bkz. Şekil 9). Her bir kaburga, birbirini kesmeden bağımsız olarak işlendi, bu da malzeme sertliğini artırdı ve parça deformasyonunu azalttı [3].
Şekil 9 Pimleri konumlandırarak iş parçasının takım plakası üzerinde konumlandırılması
4 Etki doğrulama
Geliştirilmiş şemaya göre 20 parça işlendi. Profesyonel test ekipmanlarıyla yapılan testlerden sonra, nervür genişliği ve simetrinin tümü çizim gereksinimlerini karşıladı. Son olarak, tamamı %100'lük bir geçiş oranıyla gereksinimleri karşılayan toplam 120 parça işlendi; bu da iyileştirilmiş planın etkili olduğunu gösteriyor. 5 Sonuç
Bu makale, titanyum alaşımlı ince plaka parçalar için bir işleme rotası ve deformasyon kontrol yöntemini tanıtmaktadır. İşleme şemasını ve bağlama yöntemini optimize ederek, tel EDM yolunu ve CNC frezeleme stratejisini değiştirerek ve kesme gerilimi deformasyonunu azaltmak için konumlandırma fikstürlerini ve kapalı kesmeyi benimseyerek, parçaların nervür genişliği ve simetri gereksinimleri etkili bir şekilde garanti edilir ve bu tür parçaların işlenmesi için deneyim biriktirilir.
