4J29 Kovar alaşımı ve 022Cr17Ni12Mo2 paslanmaz çelik malzemelerin sızdırmazlık kabuğunun analizi yoluyla, işlenmesi zor malzemeleri işlemek için yüksek hızlı frezeleme ve raybalama teknolojisini kullanma yöntemi önerildi; parçaların şekli ve iç deliği, aynı zamanda enerji tasarrufu sağlar. kesici takım maliyetleri.
1 giriş
Çeşitli derin uzay ortamlarında uzay aracının performansını ve hizmet ömrünü iyileştirmek için, havacılık parçaları çoğunlukla titanyum alaşımları ve yüksek sıcaklık alaşımları gibi iyi ısı direncine sahip malzemeleri seçer. Bu tür alaşımlı malzemeler zayıf işleme performansına sahiptir ve işlenmesi zordur. Kesici takım seçimi Yüksek gereksinimler ve yüksek işleme maliyetleri. Bu tür işlenmesi zor malzemelerin özelliklerine göre, işlenmesi zor malzemelerin işleme teknolojisi ile ilgili araştırmaların yapılması ve takım ömrünün uzatılması, uzay aracı destek parçalarının hassasiyetini artırmaya ve işleme verimliliğini artırmaya yardımcı olacaktır. Aynı zamanda şirketin pazar potansiyelini genişletebilir ve daha büyük ekonomik faydalar sağlayabilir. .
2 Soruna genel bakış
Dikdörtgen seri sızdırmazlık kabuğu, Şekil 1'de gösterildiği gibi şirket tarafından son yıllarda yeni geliştirilen bir ürün parçasıdır, malzeme esas olarak 4J29 Kovar alaşımı ve paslanmaz çeliktir. Ürün tasarım yapısı, cam sızdırmazlık teknolojisinin kullanılmasını gerektirdiğinden, bu tip sızdırmaz kabuk parçalarının yüzey pürüzlülüğü ve iç deliği için daha yüksek gereksinimler öne sürülür, bu da artan işleme zorluğuna, azalan takım ömrüne, artan takım maliyetine neden olur. ve azaltılmış işleme verimliliği. Geçiş oranı düşüktür.
3 Problem Analizi
Belirli bir sızdırmazlık kabuğu tipini analiz etmek için 4J29 Kovar alaşımı ve 022Cr17Ni12Mo2 paslanmaz çeliği örnek alarak, sızdırmazlık kabuğu parçalarının yapısı benzerdir ve iç boşluktaki sıra sıra deliklerin işlenmesi gerekir. Delik sırası cam sızdırmazlık pimleri için kullanılır ve cam sızdırmazlık bağlantı teknolojisi, sıra deliğin iç yüzey pürüzlülük değerinin Ra=0.8μm olmasını gerektirir. Cam yapıştırma işleminde birçok kez kalitesiz ürünler üretilmekte ve verim düşüktür. Tasarım ve ustaların analizine göre, sızdırmazlık kovanı sıra deliğinin iç yüzeyinin yüzey pürüzlülüğü, cam sızdırmazlık verimi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Delik sırasındaki çapakların ve iç boşluğun şekil ve oluk işlemesinin çıkarılması kolay değildir, bu da parçaların sızdırmazlık etkisini etkiler.
3.1 Parça deliğinin iç duvarının kalitesini etkileyen nedenlerin analizi
Üretim hattında kullanılan orijinal sıralı delik işleme teknolojisi delme → raybalamadır. 4J29 Kovar alaşım malzemesi iyi bir plastisiteye sahip olduğundan, işleme sırasında bıçağa yapışması kolaydır; paslanmaz çeliğin yüksek sıcaklık sertliği (022Cr17Ni12Mo2) ve zayıf ısı dağılımı nedeniyle diğer metal malzemelerden farklıdır. Güçlü afinite [1], bu nedenle matkap ucu, özellikle aşağıdaki yönlerde hızlı bir şekilde aşınır.
Matkap ucunun ana kesme kenarı çok hızlı aşınır ve hatta ufalanma meydana gelir. İşlenmesi zor malzemeleri delerken, sıcaklık yüksektir, kesme deformasyonu ve soğuma ciddidir ve aynı parçanın farklı iç deliklerinin tutarsız yüzey pürüzlülüğüne neden olan talaş yığılması oluşturmak için aletin yapıştırılması kolaydır ve Matkap ucunun aşınma durumu işleme sırasında tespit edilemez ve kontrol edilemez. İşlenmesi zor malzemelerin işlenmesi için daha uygun olan tungsten-kobalt semente karbür matkaplar (YG, YT ve YW) kullanarak iç deliğin yüzey kalitesini ve işleme verimliliğini artırmaya çalışın. Takım aşınması ilkesine [2] göre, YG takımının düşük hızlı kesme sırasında hala adhezyon aşınmasının hakim olduğu, ancak YT takımına aynı zamanda belirli miktarda oksidatif aşınma ve difüzyon aşınmasının eşlik ettiği bulunmuştur. bağ aşınması olarak; YW aletinde üç tür aşınma vardır. Aşınma mekanizması aynı pozisyonda olduğundan düşük hızlı kesim için YG karbür matkaplar, yüksek hızlı kesim için YW veya YG karbür matkaplar kullanılabilir. Bu aşınma prensibine göre, delik sırasını işlemek için uygun matkap ucu seçildikten sonra iç deliğin yüzey kalitesi iyileştirilir. Bununla birlikte, küçük çaplı tungsten-kobalt karbür matkap ucunun yüksek fiyatı nedeniyle aletin maliyeti artar ve seri üretim ve işleme verimliliği yüksek değildir.
3.2 Parçanın şeklini ve iç boşluğun yüzey kalitesini etkileyen nedenlerin analizi
4J29 Kovar alaşımlı malzeme ve paslanmaz çelik malzeme (022Cr17Ni12Mo2) işlenirken, işleme için normal tane boyutuna sahip semente karbür alet kullanılır. Freze bıçağının alt kenarı ve yan kenarı hızlı bir şekilde aşınır ve takım ömrü kısadır, bu nedenle kesme hızı yalnızca 50m/'den düşük olabilir. Min aralığı seçilirse, işleme verimliliği düşüktür. Alüminyum bazlı alaşımların işlenmesiyle karşılaştırıldığında, freze bıçaklarının hizmet ömrü, alüminyum bazlı alaşımların işlenmesinin yalnızca 1/5'i kadardır; 314 paslanmaz çeliğin işlenmesiyle karşılaştırıldığında freze bıçaklarının hizmet ömrü, 314 paslanmaz çeliğin işlenmesinin yalnızca 1/3'ü kadardır.
Bu tür işlenmesi zor malzemeleri kesme sürecinde, kesme alanında büyük miktarda kesme ısısı üretmek kolaydır, bu da işlenen parçaların boyutsal doğruluğuna ve performansına ciddi şekilde zarar verir. Kesme ısısının dağıtılması yalnızca kesme sıvısı ve dahili soğutma araçları ile gerçekleştirilebilir. Bu tip yapıların sızdırmaz kabuğu için, iç deliğin ve iç boşluğun küçük boyutu nedeniyle, çoğunlukla küçük çaplı aletler veya şekilli aletler kullanılır. Büyük miktarda kesme ısısının hızlı bir şekilde dağıtılması zordur ve takım çok hızlı aşınarak parçanın yüzey pürüzlülüğünün artmasına neden olur. Çok yüksekse ve teknik gereklilikleri karşılamıyorsa, yetersiz olarak değerlendirilecektir. Delik aralığı küçükse, deliğin pahlanması bitişik açıklığın boyutunu yok edecektir; Pah kırma çok küçükse, çapak hala sızdırmazlık kalitesini etkileyecek olan kenarlara sahip olacaktır.
4 problem çözme
4.1 Delik iç duvar kalitesinin iyileştirilmesi
Sızdırmaz kabuğun iç deliğinin tutarsız yüzey pürüzlülüğü göz önüne alındığında, işleme yöntemini iyileştirmek ve uygun bir alet seçmek gereklidir. Deneme kesme işlemi sayesinde, delik sırası işleme teknolojisi ilk önce delme → raybalama → iç deliğin ince frezelenmesi olarak değiştirilir, iç deliğin yüzey kalitesi açıkça iyileştirilir, ancak delik sayısı büyüktür ve alet hala Küçük çaplı freze bıçağı, iç deliğin hızlı ince frezelenmesi için kullanıldığında aşınır ve talaş karışması ve takım boşluğu oluşur, işleme verimliliği hala yüksek değildir ve takımın maliyeti artar. İkinci olarak, delme → raybalama → hassas delik işleme olarak değiştirilir. İç deliğin yüzey pürüzlülüğü gereksinimleri karşılar ve tek deliğin işleme verimliliği iyileştirilir, ancak küçük çaplı genel delme takımının özelleştirilmesi gerekir, takım maliyeti yüksektir, sıkıcı takım ömrü kısadır ve karşılayamaz çok sayıda delik sırası. sıkıcı.
Sabit çaplı delik raybalama teknolojisine atıfta bulunarak, raybalama işleminin açıklığı genellikle 3 ila 100 mm'dir. Raybanın uzun kesme kenarı nedeniyle, her kesici kenar raybalama sırasında aynı anda kesme işlemine katılır, bu nedenle üretim verimliliği yüksektir ve deliklerin bitirilmesinde yaygın olarak kullanılır. Nihai işleme teknolojisi delme → raybalama → raybalama olarak belirlenir. Çünkü küçük çaplı deliklerin raybalama işleme teknolojisi (<φ2mm) has="" not="" been="" adopted="" in="" our="" company,="" a="" suitable="" domestic="" small-diameter="" custom="" carbide="" reamer="" is="" selected="" (see="" figure="">
Hesaplama ve deneme kesimi yoluyla makul kesme parametrelerini seçin. İlke aşağıdaki gibidir.
Rayba aleti bilgilerini ve toplanan raybalama parametrelerini kontrol edin ve paslanmaz çelik gibi işlenmesi zor malzemeleri işleyin. Rayba hızı çok yüksek olmamalıdır [3] ve referans değeri seçin: kesme hızı vc=(6 ~ 12) m/dk, ilerleme hızı f=(0. 05 ~ 0,1) mm/dev. Dikdörtgen sızdırmaz kabuğun iç boşluğunun çapı (1,7~1,8) mm'dir, bu nedenle, vc=7m/dk olduğu işleme sırasında iş mili hızı n ve besleme hızı vf'yi hesaplamak için φ1,8 mm rayba seçilir , f=0.06mm /d.
Kesme hızı vc=πDn/1000 olduğundan (D takım çapıdır, n iş mili hızıdır), dolayısıyla iş mili hızı n=1000vc/(πD)=1000×7/(3,14×1,8) )≈1238 (d/dak).
Bundan, besleme hızı vf=fn=0.06×1238≈74 (mm/dak) hesaplanabilir.
Hesaplama sonuçlarına göre fiili işleme ve kesme parametreleri n{{0}(1200-1300) dev/dk, vf=(70-80) mm olarak seçilir. /dak ve delme → raybalama → raybalama işlemi benimsenmiştir. Kabuğun sızdırmazlığı nedeniyle Delik aralığı küçüktür ve delik çapı küçüktür, bu nedenle raybalamadan önceki kenar boşluğu 0,05 mm olarak kontrol edilir. Nihai gerçek işleme etkisi Şekil 3'te gösterilmektedir. φ1,83 mm rayba 1000'den fazla oyulmuş deliğe sahip olduğunda, iç deliğin yüzey pürüzlülüğü Ra hala 0,8 μm'ye ulaşabilir, bu da işlem gereksinimlerini karşılar ve işleme verimliliğini artırır.
4.2 Yüzey İşleme Kalitesinin ve Takım Ömrünün İyileştirilmesi
Yüksek sıcaklık alaşımları, titanyum alaşımları ve paslanmaz çelikler gibi yüksek sıcaklık sertliğine ve zayıf ısı dağılımına sahip malzemelerin işleme verimliliğini ve takım ömrünü iyileştirmek için, ithal semente karbür takımlar genellikle kaba ve finiş işleme için kullanılır. alet kullanım maliyeti çok yüksektir. Kaplamasız semente karbür, TiAlN PVD kaplı semente karbür ve PCBN vb. dahil olmak üzere titanyum alaşımlarını yüksek hızda keserken farklı takım malzemelerinin aşınma farkının karşılaştırmalı analizi, PCBN takım malzemelerinin yüksek kesme hızında, düşük ilerleme hızında olduğu bulundu ve düşük Titanyum alaşımlarını geri kesme ile keserken, nispeten kararlı bir kesme kuvveti ve daha düşük bir yüzey pürüzlülük değeri elde edilebilir [4]. Yüksek hızlı frezeleme prensibini uygulayarak ve yerli PCBN takımlarını kullanarak, daha yüksek kesme Yüksek hızlı ve küçük ilerleme işleme yöntemi aletin hizmet ömrünü uzatır.
Analiz, çoklu deneme kesme ve doğrulama yoluyla, işlenmesi zor malzemeleri yüksek hızda keserken, diş başına ilerleme fz ve arka bağlantı ap arasındaki etkileşimin, nispeten yüksek bir güven olasılığı dahilinde yüzey pürüzlülüğü üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir. Etkilemek. Bu olgu, diş başına ilerlemenin veya frezeleme derinliğinin yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisinin frezeleme derinliği ve diş başına ilerleme seçimi ile yakından ilişkili olduğunu göstermektedir. Bunun aksine, orta ve düşük hızlı kesme koşullarında, çeşitli kesme parametreleri arasındaki etkileşim belirgin değildir veya hiç etkileşim yoktur. Bu, belirli bir kesme koşulu altında, diş başına ilerlemenin veya geri kesme miktarının yüzey pürüzlülüğü üzerindeki tek faktörlü etkisinin incelenmesinin, işlenmiş yüzey pürüzlülüğünün değerini doğru bir şekilde tahmin edemeyeceği anlamına gelir. Bu nedenle ideal yüzey pürüzlülüğünün elde edilebilmesi için diş başına ilerleme miktarı belirlenirken arka kavrama miktarı ile birlikte seçilmesi gerekir ve bunun tersi de geçerlidir.
4-Bıçak ev içi yekpare karbür freze bıçağı, şeklin ve iç boşluğun yüksek hızlı kaba işlemesi için seçilir. Küçük arka bağlantı ap ve küçük kesme kalınlığı ae sayesinde, aletin alt kenarını ve yan kenarını etkili bir şekilde koruyabilir. Üretilen kesme ısısı hızlı bir şekilde iletilir, takım ucunda kenar talaşı oluşma olasılığını azaltır ve buna bağlı olarak frezeleme hızını vc ve diş başına ilerleme hızını fz artırır, bu da yalnızca işleme kalitesini sağlamakla kalmaz, aynı zamanda işleme verimliliğini de artırır. Kaba freze bıçağının işleme aşınma süresini hesaplamak için, yalnızca etkin olarak kullanılan aşınmış parçayı kesmek gerekir ve kesicinin kalan kısmı, kullanım oranını büyük ölçüde artıran bileme işleminden sonra tekrar kaba işleme ihtiyaçlarını karşılayabilir. kesici ve kesici maliyetini düşürür.
İşlenmesi zor malzemelerin oluşturduğu çapaklar için, mevcut teknik gereklilikleri karşılamak için elle çıkarma zordur, bu nedenle CNC işleme kullanılır ve pah kırma freze bıçağı işleme için TiC kaplı yüksek hızlı çelik malzemeler seçilir. Kaba frezeleme kaliteyi artırdıktan sonra, kabuk parçaları incedir Frezeleme sırasında oluşan çapaklar nispeten küçüktür ve keskin kenarların düzgün geçişini sağlamak için pah freze bıçağının yalnızca parçanın kontur izine göre işlemesi gerekir. Sızdırmazlık kabuğunun deliklerinin flanşlaması ve çapakları için, deliklerin çapaksız ve yapıştırılmış olmasını sağlamak için deliklerin pah kırma bıçağıyla frezelenmesi → bir rayba ile ince raybalama işleme yöntemi kullanılır. Aletin iyileştirme öncesi ve sonrası kesme parametreleri Tablo 1'de gösterilmektedir ve kabuğun işleme etkisi Şekil 4 ve Şekil 5'te gösterilmektedir.
Tablo 1 İyileştirme öncesi ve sonrası takım kesme parametreleri
resim
resim
Şekil 4 4J29 Kovar alaşım kabuğun işleme etkisi
resim
Şekil 5 Paslanmaz çelik malzeme (022Cr17Ni12Mo2) kabuğun işleme etkisi
5 İşlenmesi zor malzemeler için raybalama teknolojisinin yaygınlaştırılması ve uygulanması
Belirli bir itme çubuğu parçası türü (bkz. Şekil 6), işlenmesi zor bir malzeme olan 00Cr17Ni14Mo2 paslanmaz çelikten yapılmıştır. Dış çemberdeki φ5 mm açık delik işlenir, derinlik 15 mm'dir ve Ra=1.6μm yüzey pürüzlülük değeri gereklidir. Orijinal süreç şu şekildedir: tesisatçı delme → delik duvarını parlatma. Malzeme paslanmaz çelik olduğundan, tesisatçı işlemi delik açmak için bir matkap kullanır, matkap ucu çabuk aşınır, deliğin konumu tolerans dışındadır ve iç deliğin parlatılmasının etkinliği düşüktür. Bu nedenle, geliştirilmiş süreç: tornada delme → Delme. Tornalama işleminde itme çubuğu parçalarını sıkıştırmak için özel aletler kullanılması gerektiğinden ve özel aletlerin boyutu çok büyük olduğundan montajı kolay değildir. Bu nedenle, fiili işleme Ra=1.6μm yüzey pürüzlülük değerini garanti etmesine rağmen, işleme verimliliği iyileştirilmemiştir. 00Cr17Ni14Mo2 paslanmaz çeliğin neden olduğu Delme takımı çabuk aşınır ve takımın maliyeti yüksektir.
Resim Şekil 6 İtme çubuğunun iki boyutlu diyagramı
Küçük çaplı deliklerin raybalanmasından elde edilen deneyim kullanılarak, işleme merkezinde delme → raybalama → raybalama işleme teknolojisi, deliklerden φ 5 mm'lik düşük işleme verimliliği ve yüzey pürüzlülük değerini Ra{{ 2}}.6μm. Uygulama süreci aşağıdaki gibidir.
Referans değeri seçin: kesme hızı vc{{0}(6~12) m/dk, ilerleme f=(0,15~0,2) mm/r. İşleme sırasında takım hızını ve ilerleme hızını hesaplamak için φ5mm oyucuyu seçin, vc=7m/dak, f=0.18mm/r alın.
Kesme hızı vc=πDn/1000 olduğundan (D takım çapıdır, n iş mili hızıdır), dolayısıyla iş mili hızı n=1000vc/(πD)=1000×7/(3,14×5) )≈445 (d/dak), besleme Miktarı vf=fn=0.18×445≈80 (mm/dak).
Hesaplama sonuçlarına göre, fiili işleme ve kesme parametreleri şu şekilde seçilir: iş mili hızı n {{0}} (450-500) dev/dk, vf=({{3} }) mm/dak, raybalamadan önceki tolerans 0,1 mm olarak kontrol edilir ve son fiili işleme Nihai nesne Şekil 7'de gösterilir. φ5,02 mm raybada (bkz. iç deliğin pürüzlülüğü Ra hala 1,6 μm'ye ulaşabilir, bu da işlem gereksinimlerini karşılar ve işleme verimliliğini artırır. Üretilen konumlandırma aracı (bkz. Şekil 9) basit bir yapıya sahiptir ve kelepçelenmesi kolaydır.
resim
Şekil 7 İşlemden sonra itme çubuğunun gerçek nesnesi
resim
Şekil 8 φ5,02 mm oyucu
resim
Şekil 9 İtme çubuğu işleme için konumlandırma takımının etkisi
6 Elde edilen etki
Bu araştırma sayesinde, işlenmesi zor malzemelerin işlenmesinde teknik deneyim biriktirdik. Yüksek sıcaklık alaşımları ve titanyum alaşımları gibi işlenmesi zor malzemelerden yapılmış parçaların sonraki araştırma ve geliştirme çalışmaları da raybalama teknolojisi referans alınarak işlenebilir ve iyi sonuçlar elde edilmiştir. Örneğin, φ2,12 mm rayba kullanarak, Süper alaşımlı malzemelerin, çap resimlerinin ve derinliği 40 mm'den fazla olan derin deliklerin komple raybalanması. Raybalama işleme teknolojisi yalnızca takım maliyetinden tasarruf etmekle kalmaz, aynı zamanda işleme verimliliğini de artırır. İyileştirmeden önce ve sonra parça işleme etkisinin karşılaştırması için Tablo 2-Tablo 4'e bakın.
Tablo 2 İyileştirmeden önce ve sonra dikdörtgen sızdırmazlık kovanı deliklerinin işlenmesi resimleri
Tablo 3 İyileştirmeden önce ve sonra itme çubuğu deliklerinin işlenmesi
resim
Tablo 4 İyileştirme öncesi ve sonrası araç maliyetleri
resim
Tablo 2'den Tablo 4'e kadar, geliştirilmiş işleme yöntemi kullanımının işleme kalitesini iyileştirdiği, parçaların geçiş oranının yüzde 99'a yükseldiği, üretim verimliliğinin yüzde 33 arttığı ve takım maliyetinin arttığı sonucuna varılabilir. büyük ölçüde azaltılmıştır.
7. Karar
Havacılık alanında ortaya çıkan yeni malzemeler ve işlenmesi zor malzemeler, kesme işleme teknolojisi için daha yüksek gereksinimler ortaya koydu. Yalnızca işlenmesi zor malzemelerin kesme özellikleri üzerine derinlemesine araştırma yaparak ve yeni malzemelerin daha fazla özelliğinde uzmanlaşarak kesme için uygun takımları seçebiliriz. Takımın kullanım durumunu gerçek zamanlı olarak izlemek için takım kesme durumu izleme sistemi tanıtıldı. Farklı malzemelerin farklı hizmet ömrüne göre, takım zamanında değerlendirilebilir ve seçilebilir, bu da uzay aracının destekleyici parçalarının işleme hassasiyetini geliştirirken maliyeti azaltabilir ve verimliliği artırabilir. Etki.
