Titano lydinio gręžimo įpjovų tyrimų pažanga
1. Įvadas
Sparčiai vystantis pagrindinėms sritims, tokioms kaip medicinos prietaisai, aviacija, jūrų tyrinėjimai ir naftos chemijos pramonė Kinijoje, didėja susijusių komponentų medžiagų eksploatacinių savybių poreikis. Titano lydiniai palaipsniui tapo svarbiais „strateginiais metalais“ medžiagų panaudojimo srityje dėl savo puikių savybių, tokių kaip lengvas svoris, didelis stiprumas, atsparumas korozijai ir atsparumas lūžiams. Titano lydiniai plačiai naudojami kritinėse srityse, tokiose kaip orlaivių varikliai ir fiuzeliažo komponentai.
Surenkant ir tvirtinant titano lydinio dalis, gręžimas ir frezavimas yra esminiai procesai, o gręžimas užima didelę darbo dalį. Tačiau gręžimo metu dėl didelių ašinių jėgų ir aukštų temperatūrų prie angos išėjimo dažnai susidaro įvairių formų ir aukščių nuolaužos, kurios tiesiogiai įtakoja surinkimo kokybę ir aptarnavimo efektyvumą. Tyrimai rodo, kad šurmulių pašalinimo procesas žymiai padidina titano lydinių apdorojimo sąnaudas. Todėl titano lydinio gręžimo metu sruogų susidarymo mechanizmo tyrimas ir valdymo metodų tyrinėjimas turi didelę praktinę reikšmę.
Šiame straipsnyje apžvelgiami titano lydinio gręžimo išėjimo įpjovų tipai, formavimo mechanizmai ir valdymo strategijos, pateikiant nuorodą į susijusius tyrimus.
2. Įtrūkimų tipai titano lydinio gręžimo išėjime
Gręžiant titano lydinį, įrankis sąveikauja su ruošiniu ir sukuria šlyties jėgas, sukeldamas plastinę deformaciją, lenkimą ir medžiagos plyšimą. Dalis medžiagos pašalinama, o likusi dalis prie angos išėjimo suformuoja įdubas. Išėjimo įpjovų forma ir dydis skiriasi, tai priklauso nuo pjovimo parametrų ir įrankio geometrijos. Akių tipų analizė padeda toliau tirti jų susidarymo mechanizmus.
Tyrimai parodė, kad titano lydinio gręžimo metu susidariusios šerdelės gali būti suskirstytos į šiuos tipus:
Vienodos šerdelės: Aplink išėjimą tolygiai susidaro įdubos.
Vienodos šerdelės su gręžimo dangteliu: Įtrūkimai su liekana medžiaga, sudarantys gana vienodą formą.
Karūna-kaip Burrs: įdubos, panašios į karūną- arba netaisyklingos formos.
Įvairūs tyrėjai, atlikdami eksperimentus ir modeliavimą, nustatė, kad tokie veiksniai kaip ruošinio standumas, įrankio medžiaga ir pjovimo parametrai reikšmingai įtakoja šerdies morfologiją. Nors nėra vieningo klasifikavimo standarto, pagrindiniai šlifavimo tipai yra trys aukščiau paminėti.
3. Įpjovų susidarymo mechanizmai prie titano lydinio gręžimo išėjimo
Gręžiant titano lydinius, įdubimų susidarymas yra glaudžiai susijęs su medžiagos plastine deformacija ir įrankio pjovimo briauna. Tyrimai parodė, kad įdubimų susidarymą gręžimo išėjime galima suskirstyti į kelis etapus, kuriuos pirmiausia įtakoja pjovimo jėgos, temperatūra ir įrankio geometrija.
Skardos formavimo procesas paprastai apima šiuos veiksmus:
Pjovimo metu medžiaga, esanti skylės apačioje, plastiškai deformuojasi.
Likutinė medžiaga grąžtu stumiama link angos išėjimo.
Kai medžiaga viršija angos išėjimo kraštą, ji pradeda tempti ir lūžti, galiausiai susidaro įdubos.
Be to, atlikus baigtinių elementų modeliavimą buvo nustatyta, kad įrankio geometrinis kampas, pjovimo parametrai ir pjovimo temperatūra turi didelę įtaką šlifavimo formavimuisi. Dėl skirtingų pjovimo parametrų ir įrankio konstrukcijų gali susidaryti įvairių tipų įdubos. Pavyzdžiui, dėl mažo padavimo greičio ir didelio suklio apsisukimų dažnio susidaro vienodos atbraižos, o esant dideliam pastūmos greičiui gali susidaryti karūną{2}}panašūs įdubimai.
4. Įtrūkimų titano lydinio gręžimo išėjime kontrolės strategijos
Siekdami išspręsti sruogų susidarymą titano lydinio gręžimo metu, mokslininkai pasiūlė keletą valdymo strategijų, daugiausia įskaitant pjovimo parametrų optimizavimą, įrankių dizainą ir apdirbimo procesus.
4.1 Pjovimo parametrų optimizavimas
Tinkamų pjovimo parametrų parinkimas gali padėti sumažinti ašines jėgas ir pjovimo temperatūrą, taip sumažinant įdubų susidarymą. Tyrimai parodė, kad optimizuojant suklio greitį, pastūmos greitį ir kitus pjovimo parametrus galima efektyviai sumažinti šerdies aukštį. Pavyzdžiui, dėl didesnių suklio apsisukimų ir mažesnių pastūmų dažnai susidaro mažesnės įtrūkimai.
4.2 Įrankio struktūros optimizavimas
Įrankio konstrukcija turi didelės įtakos šlifavimo formavimuisi. Tokie veiksniai, kaip įrankio nuolydžio kampas, pjovimo briaunos ilgis ir įrankio medžiaga, turi įtakos šlifavimo formavimuisi. Optimizavus įrankio geometriją ir parenkant tinkamas medžiagas, galima efektyviai sumažinti šerdies dydį ir aukštį. Pavyzdžiui, naudojant spiralinį grąžtą, o ne sukamąjį grąžtą, galima žymiai sumažinti šerdies dydį prie išėjimo.
4.3 Apdirbimo procesų optimizavimas
Dėl tradicinių gręžimo procesų dažnai susidaro įdubos. Tyrėjai ištyrė naujus apdirbimo metodus, tokius kaip ultragarsinis -pagalbinis, rotacinis ultragarsinis-ir kriogeninis gręžimas, kurie davė gerų rezultatų. Gręžimas naudojant ultragarsinį{4}}apdirbimo procesą gali sumažinti temperatūrą, sumažinti medžiagos lankstumą ir efektyviai kontroliuoti šerdies dydį. Be to, įrodyta, kad sukamasis ultragarsinis{6}}gręžimas ir kriogeninis aušinimo apdirbimas žymiai sumažina šerdies aukštį.
5. Išvada
Dėl puikaus veikimo titano lydiniai atlieka lemiamą vaidmenį įvairiose{0}}aukštos klasės taikymo srityse. Tačiau titano lydinio gręžimo metu suvaldyti įdubas išlieka iššūkiu. Esami tyrimai rodo, kad optimizuojant pjovimo parametrus, įrankio struktūrą ir apdirbimo procesus galima žymiai sumažinti šerdies dydį ir pagerinti apdirbimo efektyvumą. Būsimi tyrimai turėtų toliau tirti šlifavimo mechanizmus, kurti naujus įrankius ir apdirbimo technologijas bei spręsti titano lydinio apdirbimo iššūkius.
