Pētījumu progress par urbumiem titāna sakausējuma urbšanas izejā
1. Ievads
Strauji attīstoties tādām galvenajām jomām kā medicīnas ierīces, aviācija, jūras mērīšana un naftas ķīmijas rūpniecība Ķīnā, pieaug prasības pēc saistīto komponentu materiāla veiktspējas. Titāna sakausējumi pakāpeniski ir kļuvuši par nozīmīgiem "stratēģiskiem metāliem" materiālu pielietojuma jomā, pateicoties to izcilajām īpašībām, piemēram, vieglajam svaram, augstajai izturībai, izturībai pret koroziju un izturību pret lūzumiem. Titāna sakausējumus plaši izmanto kritiskās jomās, piemēram, lidmašīnu dzinējos un fizelāžas komponentos.
Titāna sakausējuma detaļu montāžā un nostiprināšanā būtiski procesi ir urbšana un frēzēšana, un urbšana aizņem ievērojamu darba daļu. Taču urbšanas procesā lielu aksiālo spēku un augstās temperatūras dēļ pie urbuma izejas bieži veidojas dažādas formas un augstuma urbumi, kas tieši ietekmē montāžas kvalitāti un servisa veiktspēju. Pētījumi liecina, ka urbumu noņemšanas process ievērojami palielina titāna sakausējumu apstrādes izmaksas. Tāpēc liela praktiska nozīme ir urbumu veidošanās mehānisma izpētei titāna sakausējuma urbšanas laikā un kontroles metožu izpētei.
Šajā rakstā ir apskatīti urbumu veidi, veidošanās mehānismi un kontroles stratēģijas titāna sakausējuma urbšanas izejā, sniedzot atsauci saistītajiem pētījumiem.
2. Burru veidi titāna sakausējuma urbšanas izejā
Titāna sakausējuma urbšanas laikā instruments mijiedarbojas ar apstrādājamo priekšmetu, radot bīdes spēkus, izraisot materiāla plastisko deformāciju, lieces un plīsumus. Daļa materiāla tiek noņemta, bet pārējā daļa veido urbumus pie cauruma izejas. Izejas urbumu forma un izmērs atšķiras, ko ietekmē griešanas parametri un instrumenta ģeometrija. Burru veidu analīze palīdz turpināt pētīt to veidošanās mehānismus.
Pētījumi liecina, ka titāna sakausējuma urbšanas laikā radušos urbumus var iedalīt šādos veidos:
Vienotās Burrs: Buras, kas vienmērīgi veidojas ap izeju.
Vienotas urbis ar urbšanas vāciņu: Buras ar materiāla atlikumiem, kas veido relatīvi viendabīgu formu.
Kronis-kā Burrs: Buras ar kronim līdzīgu-vai neregulāru formu.
Dažādi pētnieki, veicot eksperimentus un simulācijas, ir atklājuši, ka tādi faktori kā sagataves stingums, instrumenta materiāls un griešanas parametri būtiski ietekmē urbuma morfoloģiju. Lai gan nav vienota klasifikācijas standarta, galvenie urbumu veidi ir trīs iepriekš minētie.
3. Burru veidošanās mehānismi pie titāna sakausējuma urbšanas izejas
Titāna sakausējumu urbšanas procesā urbumu veidošanās ir cieši saistīta ar materiāla plastisko deformāciju un instrumenta griešanas malu. Pētījumi ir parādījuši, ka urbumu veidošanos pie urbšanas izejas var iedalīt vairākos posmos, ko galvenokārt ietekmē griešanas spēki, temperatūra un instrumenta ģeometrija.
Burbu veidošanās process parasti ietver šādas darbības:
Griešanas laikā materiāls cauruma apakšā tiek plastiski deformēts.
Atlikušos materiālus ar urbjmateriālu spiež uz cauruma izeju.
Kad materiāls pārsniedz cauruma izejas malu, tas sāk stiept un lūzt, galu galā veidojot urbumus.
Turklāt, veicot galīgo elementu simulācijas, ir konstatēts, ka instrumenta ģeometriskais leņķis, griešanas parametri un griešanas temperatūra būtiski ietekmē urbuma veidošanos. Dažādi griešanas parametri un instrumentu struktūras var izraisīt dažāda veida urbumu veidošanos. Piemēram, zems padeves ātrums un lieli vārpstas apgriezieni parasti rada viendabīgus urbumus, savukārt lielas padeves ātruma dēļ var veidoties vainagai{2}}līdzīgas urbumi.
4. Kontroles stratēģijas urbumu novēršanai titāna sakausējuma urbšanas izejā
Lai novērstu urbumu veidošanos titāna sakausējuma urbšanā, pētnieki ir ierosinājuši vairākas kontroles stratēģijas, galvenokārt tostarp griešanas parametru optimizēšanu, instrumenta dizainu un apstrādes procesus.
4.1. Griešanas parametru optimizēšana
Atbilstošu griešanas parametru izvēle var palīdzēt samazināt aksiālos spēkus un griešanas temperatūru, tādējādi samazinot urbumu veidošanos. Pētījumi liecina, ka vārpstas ātruma, padeves ātruma un citu griešanas parametru optimizēšana var efektīvi samazināt urbuma augstumu. Piemēram, lielāki vārpstas apgriezieni un mazāki padeves ātrumi bieži rada mazākus urbumus.
4.2. Rīka struktūras optimizēšana
Instrumenta konstrukcijai ir būtiska ietekme uz urbumu veidošanos. Tādi faktori kā instrumenta slīpuma leņķis, griešanas malas garums un instrumenta materiāls ietekmē urbuma veidošanos. Optimizējot instrumenta ģeometriju un izvēloties piemērotus materiālus, var efektīvi samazināt urbuma izmēru un augstumu. Piemēram, izmantojot spirālveida urbi, nevis vērpjot urbi, var ievērojami samazināt urbuma izmēru pie izejas.
4.3. Apstrādes procesu optimizēšana
Tradicionālie urbšanas procesi bieži izraisa urbumu veidošanos. Pētnieki ir izpētījuši jaunas apstrādes metodes, piemēram, ultraskaņas-palīdzību, rotācijas ultraskaņas-palīdzību un kriogēno urbšanu, kas ir uzrādījušas labus rezultātus. Urbšana ar ultraskaņas palīdzību{4}}var samazināt temperatūru apstrādes procesa laikā, samazinot materiāla elastību un efektīvi kontrolējot urbuma izmēru. Turklāt ir pierādīts, ka rotācijas ultraskaņas -palīdzības urbšana un kriogēnās dzesēšanas apstrāde ievērojami samazina urbuma augstumu.
5. Secinājums
Titāna sakausējumiem ir izšķiroša nozīme dažādās augstākās klases{0}}pielietojuma jomās to izcilās veiktspējas dēļ. Tomēr titāna sakausējuma urbšanas laikā joprojām ir grūti kontrolēt urbumus. Esošie pētījumi liecina, ka, optimizējot griešanas parametrus, instrumenta struktūru un apstrādes procesus, var ievērojami samazināt urbuma izmēru, uzlabojot apstrādes efektivitāti. Turpmākajos pētījumos būtu jāturpina izpētīt urbumu veidošanās mehānismi, izstrādāt jaunus instrumentus un apstrādes tehnoloģijas un risināt problēmas titāna sakausējuma apstrādē.
