Напредък на изследванията върху изпъкналостта на изхода от пробиване на титанова сплав
1. Въведение
С бързото развитие на ключови области като медицински устройства, аерокосмическа, морска геодезия и нефтохимическа промишленост в Китай, има нарастващи изисквания към материалните характеристики на свързаните компоненти. Титановите сплави постепенно се превърнаха във важни "стратегически метали" в областта на приложенията на материалите поради техните отлични свойства като леко тегло, висока якост, устойчивост на корозия и якост на счупване. Титаниевите сплави се използват широко в критични области като самолетни двигатели и компоненти на фюзелажа.
При сглобяването и закрепването на части от титанови сплави, пробиването и фрезоването са основни процеси, като пробиването заема значителна част от работата. Въпреки това, по време на процеса на пробиване, поради големите аксиални сили и високите температури, на изхода на отвора често се образуват неравности с различни форми и височини, което пряко влияе върху качеството на монтажа и производителността на услугата. Проучванията показват, че процесът на отстраняване на грапавиците значително увеличава разходите за обработка на титанови сплави. Следователно изследването на механизма на образуване на грапавини по време на пробиване на титанова сплав и изследването на методите за контрол са от голямо практическо значение.
Тази статия прави преглед на типовете, механизмите за образуване и стратегиите за контрол на неравностите на изхода от пробиване на титанова сплав, предоставяйки справка за свързани изследвания.
2. Видове неравности на изхода от пробиване на титанова сплав
По време на пробиване на титанова сплав инструментът взаимодейства с детайла, за да произведе сили на срязване, причинявайки пластична деформация, огъване и разкъсване на материала. Част от материала се отстранява, докато останалата част образува грапавини на изхода на отвора. Формата и размерът на изходните брусове варират, повлияни от параметрите на рязане и геометрията на инструмента. Анализирането на видовете грапавини помага за по-нататъшното изучаване на механизмите им за образуване.
Проучванията показват, че неравностите, образувани по време на пробиване на титанова сплав, могат да бъдат класифицирани в следните типове:
Униформа Burrs: Неравности, които се образуват равномерно около изхода.
Униформени брезенти с капачка за пробиване: Неравности с остатъчен материал, образуващи относително еднаква форма.
Корона-като Burrs: Неравности с корона-подобна или неправилна форма.
Различни изследователи са открили чрез експерименти и симулации, че фактори като твърдост на обработвания детайл, материал на инструмента и параметри на рязане значително влияят на морфологията на борда. Въпреки че няма унифициран стандарт за класификация, основните типове брусове са трите, споменати по-горе.
3. Механизми на образуване на заусенци на изхода от пробиване на титанова сплав
По време на процеса на пробиване на титанови сплави образуването на грапавини е тясно свързано с пластичната деформация на материала и режещия ръб на инструмента. Изследванията показват, че образуването на грапавини на изхода от пробиването може да бъде разделено на няколко етапа, повлияни основно от силите на рязане, температурите и геометрията на инструмента.
Процесът на образуване на грапавини обикновено включва следните стъпки:
По време на рязане материалът на дъното на отвора претърпява пластична деформация.
Остатъчният материал се избутва към изхода на отвора от свредлото.
Когато материалът надхвърли изходния ръб на отвора, той започва да се разтяга и счупва, като в крайна сметка образува грапавини.
Освен това чрез симулации с крайни елементи беше установено, че геометричният ъгъл на инструмента, параметрите на рязане и температурата на рязане оказват значително влияние върху образуването на грапавини. Различните параметри на рязане и структурата на инструмента могат да доведат до образуването на различни видове неравности. Например, ниските скорости на подаване и високите скорости на шпиндела обикновено създават равномерни неравности, докато високите скорости на подаване могат да доведат до неравности, подобни на -корона.
4. Стратегии за контрол на неравностите на изхода от пробиване на титаниева сплав
За да се справят с образуването на грапавини при пробиване на титанови сплави, изследователите са предложили няколко стратегии за контрол, включително оптимизиране на параметрите на рязане, дизайна на инструмента и процесите на обработка.
4.1 Оптимизиране на параметрите на рязане
Изборът на подходящи параметри на рязане може да помогне за намаляване на аксиалните сили и температурите на рязане, като по този начин сведе до минимум образуването на грапавини. Проучванията показват, че оптимизирането на скоростта на шпиндела, скоростите на подаване и други параметри на рязане могат ефективно да намалят височината на бора. Например, по-високите скорости на шпиндела и по-ниските скорости на подаване често водят до по-малки неравности.
4.2 Оптимизиране на структурата на инструмента
Дизайнът на инструмента има значително влияние върху образуването на грапавини. Фактори като наклонен ъгъл на инструмента, дължина на режещия ръб и материал на инструмента влияят върху образуването на грапавини. Чрез оптимизиране на геометрията на инструмента и избор на подходящи материали, размерът и височината на борда могат да бъдат ефективно намалени. Например, използването на спирално свредло вместо спирално свредло може значително да намали размера на ръба на изхода.
4.3 Оптимизиране на процесите на обработка
Традиционните процеси на пробиване често водят до образуване на грапавини. Изследователите са изследвали нови методи за обработка, като ултразвуково-подпомогнато, ротационно ултразвуково-подпомогнато и криогенно сондиране, които са показали добри резултати. Ултразвуковото -подпомагано пробиване може да намали температурите по време на процеса на обработка, като понижава пластичността на материала и ефективно контролира размера на бора. Освен това е доказано, че ротационното ултразвуково-пробиване и обработката с криогенно охлаждане значително намаляват височината на бора.
5. Заключение
Титаниевите сплави играят решаваща роля в различни-приложни области от висок клас поради отличното си представяне. Въпреки това, контролирането на неравностите по време на пробиване на титанова сплав остава предизвикателство. Съществуващите изследвания показват, че чрез оптимизиране на параметрите на рязане, структурата на инструмента и процесите на обработка, размерът на бора може да бъде значително намален, подобрявайки ефективността на обработката. Бъдещите изследвания трябва допълнително да изследват механизмите за образуване на грапавини, да разработят нови инструменти и технологии за обработка и да се справят с предизвикателствата при обработката на титанови сплави.
