Miten erittäin luja seosteräs 300M prosessoidaan lentokoneiden laskutelineiksi?

Erittäin lujaa terästä 300M käytetään yhä enemmän sen erinomaisten materiaaliominaisuuksien vuoksi, mutta tällä materiaalilla on suuria käsittelyvaikeuksia. Tutkimalla tämän materiaalin karkean ja hienon käsittelyn prosessointitekniikkaa, hallitsemalla tieteelliset ja kohtuulliset prosessointiparametrit ja -menetelmät, tämän materiaalin tuotetta voidaan valmistaa vakaasti. Samaan aikaan sen prosessointiteknologiaan voidaan viitata ja sitä voidaan käyttää muissa vastaavissa materiaaleissa, millä on myynninedistämisarvoa.
Ilmailuteollisuutta kuvataan "modernin teollisuuden kukkaksi", joka on tärkeä indikaattori maan teknologiasta, taloudesta, kansallisesta puolustusvoimasta ja teollistuneisuudesta. Yhtäältä se on kansallisen puolustusturvallisuuden perusta ja toisaalta myös tärkeä maan talouskehitystä ohjaava pilari. Kansallisena aarteena lentokoneteollisuudessa yhdistyvät korkean teknologian teollisuuden ja edistyneen valmistusteollisuuden tyypilliset piirteet, ja se on saanut suurta huomiota ja etusijalla kehitystä eri puolilta maailmaa.

Kehittyneiden siviili-ilmailun lentokoneiden rakennesuunnittelussa sekä kotimaassa että kansainvälisesti, jotta lentokoneiden pitkän käyttöiän, helpon huollon ja keveyden vaatimukset täyttyvät, pohjaosien rakenne kehittyy kohti integraatiota, monimutkaisuutta ja ohutseinäisyyttä. . Siksi yhä enemmän integroituja rakennesuunnitelmia otetaan käyttöön ja uusia materiaaleja käytetään parantamaan lentokoneen rakenteellista lujuutta.
Materiaalitekniikan, taontatekniikan ja prosessointiteknologian jatkuvan kehityksen myötä erittäin lujan seosteräksen käytöstä suurten lentokoneiden laskutelineiden tärkeimpien kantavien komponenttien valmistuksessa on tullut väistämätön valinta. Tällä hetkellä ulkomailla eniten käytetyt laskutelineiden materiaalit ovat erittäin lujat seosteräkset, kuten 35NCD16 Ranskasta, 30XCH-2A Venäjältä ja 300M Yhdysvalloista. Suuri materiaalilujuus voi tehdä laskutelineestä kevyen, ja painon vähentäminen on aina ollut tärkeä indikaattori laskutelineiden suunnittelussa. Samalla materiaaleilla tulee olla erinomainen kokonaisvaltainen suorituskyky laskutelineiden toiminnan luotettavuuden varmistamiseksi.

(1) 300M ultraluja seosteräs, jolla on metalliset ominaisuudet, on tärkeä keskihiilinen nikkelikromi-molybdeeniteräs amerikkalaisessa ilmailuteollisuudessa, ja sen metallikoostumus on esitetty taulukossa 1.

Taulukko 1 Materiaalien kemiallinen koostumus (massaosuus) (%)

Verrattuna muihin metalleihin tämän metallin kemiallisilla, fysikaalisilla ja mekaanisilla ominaisuuksilla on omat ominaisuutensa, jotka voidaan tiivistää seuraavasti:
① Erittäin luja. Erittäin luja teräs on teräslaji, jossa on vähän hiiltä ja vähän seosta. Seostamattomaan teräkseen verrattuna sillä on suurempi lujuus ja se tunnetaan luonnostaan ​​matalaseosteisena ultralujana teräksenä.
② Korkea myötöraja. Seostamattomaan teräkseen verrattuna niukkaseosteisella teräksellä on korkeampi myötöraja, joten samalla kuormituksella osien painoa voidaan vähentää 20-30%.
③ Hyvä plastisuus ja sitkeys. Seosaineosien osuus niukkaseosteisessa teräksessä on suhteellisen alhainen, ja sillä on hyvä plastisuus ja sitkeys.
④ Korkea karkenevuus. Seosmateriaali sisältää alkuaineita kuten Ni, Cr, Mo jne., mikä tekee teräksen alijäähdyttetystä austeniitista varsin vakaan. Ilmasammutuksen jälkeen voidaan saada martensiitti- ja bainiittirakenteita.

(2) Materiaalin käsittelyn suorituskykyanalyysi: Tällä materiaalilla on yleensä kaksi lämpökäsittelytilaa, nimittäin normalisointi + karkaisu ja sammutus + karkaisu. Näiden kahden tilan vastaava kovuus on esitetty taulukossa 2.

Tkykenevä 2 Materiaalin kovuus

Taulukosta 2 voidaan nähdä, että materiaalilla on hyvä kovuus ja myös sen vetolujuusarvo on erittäin korkea. Juuri tästä syystä se on erittäin vaikea työstää ja kuuluu vaikeasti koneistettavien materiaalien luokkaan, mikä ilmenee pääasiassa seuraavista näkökohdista:
① Suuri leikkausvoima. Materiaalien suuren kovuuden ja lujuuden, korkean atomitiheyden ja sidosvoiman, korkean murtolujuuden ja jatkuvan plastisuuden vuoksi leikkausvoima on suuri leikkausprosessin aikana, ja leikkausvoiman vaihtelu on myös suhteellisen suuri.
② Korkea leikkauslämpötila. Leikkausprosessin aikana seokset kuluttavat suuren määrän leikkausmuodonmuutostehoa, tuottavat paljon lämpöä ja keskittävät suuren määrän leikkauslämpöä leikkausvyöhykkeelle, jolloin muodostuu korkea leikkauslämpötila.
③ Työn kovettumiseen on voimakas taipumus. Lejeerinkillä on korkea plastisuus ja sitkeys yhdistettynä korkeaan vahvistuskerroin, joka tuottaa valtavia plastisia muodonmuutoksia leikkausvoiman ja leikkauslämmön vaikutuksesta, mikä johtaa työkarkaisuun; Leikkauslämmön vaikutuksesta materiaali absorboi ympäröivästä väliaineesta elementtien, kuten vedyn, hapen ja typen atomeja muodostaen kovan ja hauraan pinnan, mikä tuo suuria vaikeuksia leikkaamiseen.
④ Liiallinen työkalun kuluminen. Leikkauksessa leikkausvoima on suuri, leikkauslämpö korkea ja suora kitka työkalun ja lastun välillä voimistuu. Työkalumateriaalilla on affiniteetti työkappaleen materiaaliin. Lisäksi kovien pisteiden esiintyminen materiaalissa ja kova työkarkaisuilmiö tekevät työkalusta alttiita liima-, diffuusio-, hionta-, mukavalle kulumiselle ja urien kulumiselle leikkausprosessin aikana, jolloin työkalu menettää leikkauskykynsä.
⑤ Siruja on vaikea käsitellä. Materiaalilla on korkea lujuus, plastisuus ja sitkeys, ja leikkauksen aikana syntyneet lastut kääritään nauhoihin, mikä ei ole vain vaarallista, vaan vaikuttaa myös leikkausprosessin sujuvaan etenemiseen ja sitä ei ole helppo käsitellä.
⑥ Leikkausmuodonmuutos on merkittävä. Seosmateriaalien käsittelyn aikana leikkauslämpötila on korkea, plastisuus on korkea ja termiset muodonmuutokset ovat alttiita prosessoinnin aikana, mikä vaikeuttaa joidenkin tarkkojen mittojen ja muotojen varmistamista.

Sichuan Huitai Special Metals Co., Ltd. on sitoutunut käsittelemään erittäin lujaa 300M terästä pitkään. Tämän materiaalin vetolujuus on 1900-2100MPa. Jatkuvan testauksen ja leikkauksen jälkeen erityisiä prosessointityökaluja käyttäen on tehty vakaa jalostussuunnitelma, jolla varmistetaan tuotteiden vakaa ja tehokas tuotanto. Tämän materiaalin käsittelytekniikka esitellään kolmesta näkökulmasta: karkea koneistus, sorvaus ja 300M jyrsintä. Niistä 300M sorvaus- ja jyrsintätyöstö kuuluvat tarkkuuskoneistuksen luokkaan.

300M:n karkea työstö tapahtuu yleensä ennen lopullista lämpökäsittelyä. Tällä hetkellä materiaali on normalisoidussa+karkaistussa tilassa, maksimikovuusarvolla 31HRC. Kovuus on alhainen, sillä on tietty viskositeetti, eikä lastu ole helppo rikkoa. Tarkkuuskoneistuksen leikkausvaran pienentämiseksi karkeatyöstössä poistetaan mahdollisimman paljon materiaalia.
(1) Yleisesti käytetty työkalu rouhintasorvaukseen on WIDIA:n CNMP120408, kuten kuvassa 1a näkyy, joka soveltuu rouhintaan. Raaka-aineiden pehmeydestä johtuen niiden käsittelyparametrit ovat yleensä suurempia lastujen rikkomiseksi ja korkean käsittelytehokkuuden varmistamiseksi. Sen leikkausnopeus on 175–200 m/min, leikkaussyvyys 1,5–2 mm ja syöttönopeus 0,2–0,4 mm/r. Käsittelyn jälkeen syntyneet rautaviilat ovat pieniä ja lastun rikkoutuminen hyvä.

a) Ulompi kääntötyökalu

b) Sirut

Kuva 1 Ulkoiset sorvaustyökalut ja lastut

(2) Syväreikätyöstö on nopea materiaalinpoistokoneistusmenetelmä, joka voidaan valita U-porauksesta ja syväreiän työstyksestä, mutta näiden kahden menetelmän välillä on pieniä eroja.
1) Käytä koneistukseen U-poraa. U-porien käytön vaatiman suuren tehon ja työstettävien reikien suhteellisen suuren halkaisijan vuoksi valitaan yleensä vaakasuuntaiset työstökeskukset. Porausta käytettäessä työkalun leikkausnopeus on välillä 40-60m/min ja työkalun yksittäishampaan leikkausnopeus on välillä 0.15-0,3 mm. Näillä prosessointiparametreilla syntyneet lastut ovat hieman ohuempia, mutta myös parempi sirun rikkoutumistila voidaan saavuttaa. Kuvassa 2 on esitetty vaakasuuntaisessa työstökeskuksessa käytetty U-porakoneistus ja syntyneet lastut.

a) U-pora

b) Sirut
Kuva 2 U-pora ja lastut

2) Syvän reiän porauksen käsittely. Kun käsittelyyn käytetään syväreikäporaa, on kiinnitettävä erityistä huomiota lastun murtumistilaan. Pitkät ja ohuet lastut ovat erityisen alttiita tukkimaan syvän reiän poraustyökalun leikkausputken, jolloin lastut eivät pääse poistumaan. Yleisessä koneistuksessa leikkausmäärä hammasta kohti on 0.2-0,4 mm. Varmista työkalun riittävä lujuus ja koneen kuormitus, mutta yritä ohjata leikkausmäärää hammasta kohti yli 0,3 mm. Tämä helpottaa rautalastujen rikkoutumista ja tuottaa ihanteellisia lastuja. Työstötyökalut ja lastut on esitetty kuvassa 3.

a) Syvän reiän poraustyökalut

b) Lastut leikkausmäärällä 0,3 mm hammasta kohti
Kuva 3 Syvän reiän poraustyökalut ja lastut

Sorvaus jaetaan yleensä ulkokehäsorvaukseen ja sisäreiän poraukseen. Sorvauksen vaikeus on pienempi kuin porauksen ja työkalun lujuus sorvauksen aikana on parempi kuin porauksen, mikä helpottaa lastunpoistoa ja riittävää jäähdytystä. Osien työstölaadun varmistamiseksi se jaetaan yleensä karkeaan ja hienoon koneistukseen.

Kuva 4 Sorvausterien tarkkuustyöstö

(1) Kun ulkokehä rouhitaan ulkosorvauksella, lineaarinen nopeus on 90-120m/min, leikkaussyvyys on 0.3-0,8 mm ja syöttönopeus on { {5}}.1-0.2mm/r. Käytettäessä tätä työkalua koneistukseen voidaan varmistaa, että vain yksi työkalun kärkipiste on kosketuksessa osan ulkokehän kanssa, mikä voi vähentää leikkausvoimaa ja leikkauslämpöä. Ulkokehän työstämiseen käytetyt työkalut ja lastut on esitetty kuvassa 5.

a) Ulompi kääntötyökalu

b) Sirut
Kuva 5 Ulkoiset sorvaustyökalut ja lastut

Kuvasta 5 voidaan nähdä, että syntyneet lastut ovat väriltään tummempia ja pitempiä muodostaen kiharan muodon. Tämä johtuu siitä, että lopullisen lämpökäsittelyn jälkeen materiaalin vetolujuus paranee huomattavasti ja koneistusprosessissa syntyy suuri määrä leikkauslämpöä, mikä ei ole helppoa murtaa lastuja.
Ulkokehän tarkkuustyöstössä lineaarinen nopeus on {{0}}m/min, leikkaussyvyys 0.05-0.1 mm ja syöttönopeus 0.{101} {5}},1 mm/r. Tällaisilla prosessointiparametreilla voidaan varmistaa, että tarkkuuskäännösulkoympyrän pinta on erittäin sileä, ja syntyneet lastut näkyvät kuvassa 6.

Kuva 6 Hienosorvauslastut

(2) Sisäreikiä työstettäessä on kiinnitettävä huomiota kolmeen asiaan: ensinnäkin jäähdytyksen tulee olla hyvä, jäähdytysnestettä on riittävästi ja jäähdytysnesteen pitoisuus on varmistettava; Toiseksi on tarpeen varmistaa hyvä lastunpoisto ja välttää lastujen puristuminen ja leikkaaminen; Kolmas on varmistaa, että leikkuutyökalut ovat hyvän jäykkyyden.
Hyvän lastunpoiston saavuttamiseksi karkeassa koneistuksessa käytetään sisäreikien porauksessa yleensä segmentoitua porausmenetelmää, joka jaetaan useisiin segmentteihin osan sisäreiän kokonaispituuden perusteella. Segmentoidun porauksen aikana syntyneet lastut voidaan purkaa ajoissa, jolloin vältetään suuren lastumäärän kerääntyminen sisäreikään ja työkalun poikkeaminen. Porausmenetelmä on esitetty kuvassa 7. Sisäreikiä porattaessa on käytettävä iskuja vaimentavia työkalunpitimiä ja suurihalkaisijatyökaluja. Työkalun pituuden tulee vastata osan pituutta ja työkalun tulee olla hieman pidempi kuin osa. Tämä voi maksimoida työkalun jäykkyyden, välttää tärinän ja leikkauksen sekä tehdä sisäreiän pinnasta tasaisemman. Reikien poraukseen käytetyt työkalut on esitetty kuvassa 8. Karkeatyöstössä lineaarinen nopeus on 90~120m/min, leikkaussyvyys 0.2~{ {11}},5 mm ja syöttönopeus on 0,1–0,2 mm/r. Luodut pelimerkit näkyvät kuvassa 9.

Kuva 7 Porausmenetelmä

Kuva 8 Tärinänvaimennusterä

Kuva 9 Karkea porauslastut

Porauksella syntyneet lastut ovat pidempiä kuin auton ulkokehän lastut, koska niiden leikkaussyvyys on pienempi kuin auton ulkokehän, mikä tekee niistä vaikeammin murtuvia ja kiharampia. Tarkkuusporattujen sisäreikien käsittelyparametrit ovat samanlaiset kuin tarkkuussorvausulkoympyröiden, ja myös syntyneet lastut ovat periaatteessa samanlaisia.

Koneistusprosessia suunniteltaessa valitaan koko työstöprosessin sujuvuuden varmistamiseksi osien lopullinen muotojyrsintä, ja myös valitut työstöominaisuudet, leikkaustyökalut ja työstömenetelmät ovat erilaisia.

(1) Karkea työstö käyttää yleensä konekorttityyppisiä leikkaustyökaluja, joilla on korkea käsittelytehokkuus ja alhaiset kustannukset. Vakioterät voivat varmistaa karkeiden työstömittojen vakauden. Tätä materiaalia käsiteltäessä Shanten valmistamilla työkaluilla voidaan saavuttaa hyviä tuloksia. Työkalun malli on R390-020A20-11M ja terämalli on R390-11 T3 31M-KM, kuten kuvassa 10 näkyy. Käytettäessä tätä työkalua koneistukseen leikkausnopeus on 100-150m/min, leikkaussyvyys 0,5 mm ja syöttönopeus 400-800mm/min. Liian suuren leikkaussyvyyden valitseminen voi aiheuttaa epätavallisia vaurioita, kuten terän rikkoutumisen. Käsittelyn jälkeen sirut näkyvät kuvassa 11.

Kuva 10 Karkeatyöstötyökalut ja terät

Kuva 11 Karkeajyrsintälastut

(2) Jos pienen osan piirrekoko on pieni, halkaisijaltaan suurempia työkaluja ei voida käyttää. Työkalun käyttöiän pidentämiseksi ja osan koneistuslaadun varmistamiseksi tarvitaan jonkin verran koneistustaitoja. Kun työstetään 300M, on parasta käyttää sykloidista jyrsintää kerrosjyrsinnän sijasta pienikokoisia ominaisuuksia varten.

Sykloidisella jyrsimällä on monia etuja, kuten korkea koneistustehokkuus, alhainen säteittäinen leikkausvoima, epäherkkyys tärinälle ja pieni poikkeama syvien urien työstyksessä. Sillä on hyvä lastunpoistokyky ja se tuottaa vähemmän lämpöä. Sitä suositellaan käytettäväksi kovien materiaalien ja tärinäherkkien tilojen käsittelyyn. Sen käsittelytapa on esitetty kuvassa 12. Käytettäessä sykloidista jyrsintää leikkausnopeus voi olla 150-200m/min.

Kuva 12 Sykloidinen jyrsintä

(3) Tarkkuustyöstössä on suositeltavaa valita leikkuutyökalut, jotka ovat mahdollisimman lähellä työstökokoa hyvän jäykkyyden varmistamiseksi, ja pinnoitetut leikkaustyökalut tulee valita kuvan 13 mukaisesti. Työkalun leikkuureunan tulee olla olla terävä, jotta muodostunut pinnan karheus voi täyttää vaatimukset kuvan 14 mukaisesti.

Kuva 13 Sykloidinen jyrsintä

Kuva 14 Pinnan laatu tarkkuustyöstön jälkeen

300M ultralujan teräksen erinomaisten materiaaliominaisuuksien ansiosta sen käyttöalue on laajentunut yhä laajemmalle, mutta samalla se on lisännyt käsittelyn vaikeutta. Tuotantoprosessissa on tarpeen valita tietyt leikkaustyökalut ja kohtuulliset prosessointiparametrit, jotta vältetään osien uudelleenkäsittely tai romuttaminen. Uusien käsittelyteknologioiden kehittyminen tekee tällaisten materiaalien käsittelystä väistämättä suhteellisen yksinkertaista ja helppoa, mutta vaatii myös jatkuvaa yhteenvetoa ja käsittelykokemusten keräämistä.
Ilmailukomponentit voivat toimia ankarissa ympäristöissä, joten tuotteiden laatuun tulee kiinnittää erityistä huomiota. Pienet viat mekaanisessa käsittelyssä voivat vaikuttaa haitallisesti myöhemmissä erikoisprosesseissa. Tämän mahdollisen riskin välttämiseksi laadunvalvontaa on valvottava tarkasti käsittelyn aikana.

Lähetä tarjouspyyntö