Прогрес дослідження задирок на виході свердління з титанового сплаву
1. Вступ
Зі швидким розвитком ключових галузей, таких як медичні прилади, аерокосмічна промисловість, морська геодезія та нафтохімічна промисловість у Китаї, зростають вимоги до якості матеріалів відповідних компонентів. Титанові сплави поступово стали важливими «стратегічними металами» у сфері застосування матеріалів завдяки їхнім чудовим властивостям, таким як легка вага, висока міцність, стійкість до корозії та в’язкість до руйнування. Титанові сплави широко використовуються в критичних областях, таких як авіаційні двигуни та компоненти фюзеляжу.
Під час складання та кріплення деталей із титанового сплаву свердління та фрезерування є важливими процесами, причому свердління займає значну частину роботи. Однак в процесі свердління через великі осьові зусилля і високі температури на виході з отвору часто утворюються задирки різної форми і висоти, що безпосередньо впливає на якість збірки і продуктивність обслуговування. Дослідження показують, що процес видалення задирок значно збільшує вартість обробки титанових сплавів. Тому дослідження механізму утворення задирок при свердлінні титанових сплавів та вивчення методів контролю мають велике практичне значення.
У цій статті розглядаються типи, механізми утворення та стратегії контролю задирок на виході свердління з титанового сплаву, надаючи посилання для відповідних досліджень.
2. Типи задирок на виході свердління титанового сплаву
Під час свердління титанового сплаву інструмент взаємодіє з заготівлею, створюючи сили зсуву, викликаючи пластичну деформацію, вигин і розрив матеріалу. Частина матеріалу видаляється, а решта утворює задирки на виході з отвору. Форма і розмір вихідних задирок змінюються залежно від параметрів різання та геометрії інструменту. Аналіз типів задирок допомагає глибше вивчити механізми їх утворення.
Дослідження показали, що задирки, які утворюються під час свердління титанового сплаву, можна класифікувати на наступні типи:
Рівномірні задирки: задирки, які рівномірно утворюються навколо виходу.
Рівномірні борди з ковпачком для свердління: задирки із залишками матеріалу, що утворюють відносно однорідну форму.
Корона-як Беррс: Задирки, що мають-короноподібну або неправильну форму.
Різні дослідники за допомогою експериментів і моделювання виявили, що такі фактори, як жорсткість заготовки, матеріал інструменту та параметри різання, значно впливають на морфологію задирок. Хоча єдиного стандарту класифікації не існує, основними типами задирок є три згадані вище.
3. Механізми утворення задирок на виході свердління з титанового сплаву
У процесі свердління титанових сплавів утворення задирок тісно пов'язане з пластичною деформацією матеріалу та ріжучої кромки інструменту. Дослідження показали, що утворення задирок на виході зі свердління можна розділити на кілька етапів, на які в основному впливають сили різання, температури та геометрія інструменту.
Процес формування задирок зазвичай включає наступні етапи:
Під час різання матеріал на дні отвору зазнає пластичної деформації.
Залишки матеріалу виштовхуються свердлом до виходу з отвору.
Коли матеріал виходить за край виходу з отвору, він починає розтягуватися і ламатися, з часом утворюючи задирки.
Крім того, за допомогою моделювання кінцевих елементів було виявлено, що геометричний кут інструменту, параметри різання та температура різання мають значний вплив на утворення задирок. Різні параметри різання та структура інструменту можуть призвести до утворення різних типів задирок. Наприклад, низькі швидкості подачі та високі швидкості шпинделя зазвичай створюють рівномірні задирки, тоді як високі швидкості подачі можуть призвести до утворення-задирок.
4. Стратегії контролю задирок на виході з титанового сплаву
Щоб вирішити проблему утворення задирок під час свердління титанового сплаву, дослідники запропонували кілька стратегій контролю, в основному включаючи оптимізацію параметрів різання, конструкції інструменту та процесів обробки.
4.1 Оптимізація параметрів різання
Вибір відповідних параметрів різання може допомогти зменшити осьові сили та температури різання, тим самим мінімізуючи утворення задирок. Дослідження показали, що оптимізація швидкості шпинделя, швидкості подачі та інших параметрів різання може ефективно зменшити висоту задирок. Наприклад, вищі швидкості шпинделя та менші подачі часто призводять до менших задирок.
4.2 Оптимізація структури інструменту
Конструкція інструменту істотно впливає на утворення задирок. Такі фактори, як передній кут інструменту, довжина ріжучої кромки та матеріал інструменту, впливають на утворення задирок. Оптимізувавши геометрію інструменту та вибравши відповідні матеріали, розмір і висоту задирок можна ефективно зменшити. Наприклад, використання спірального свердла замість спірального свердла може значно зменшити розмір задирок на виході.
4.3 Оптимізація процесів обробки
Традиційні процеси свердління часто призводять до утворення задирок. Дослідники досліджували нові методи обробки, такі як ультразвукове-свердління, ротаційне ультразвукове-свердління та кріогенне буріння, які показали хороші результати. Ультразвукове-свердління може знизити температуру під час процесу обробки, знизити пластичність матеріалу та ефективно контролювати розмір задирок. Крім того, було доведено, що ротаційне ультразвукове-свердління та обробка з кріогенним охолодженням значно зменшують висоту задирок.
5. Висновок
Титанові сплави відіграють вирішальну роль у різноманітних -сферах застосування високого рівня завдяки своїм чудовим характеристикам. Однак боротьба із задирами під час свердління титанового сплаву залишається проблемою. Існуючі дослідження показують, що шляхом оптимізації параметрів різання, структури інструменту та процесів обробки можна значно зменшити розмір задирок, підвищивши ефективність обробки. Майбутні дослідження мають продовжити вивчення механізмів утворення задирок, розробити нові інструменти та технології обробки, а також вирішити проблеми обробки титанових сплавів.
