بحث حول تكنولوجيا التصنيع الدقيق للوحة غطاء التجويف ذات الجدران الرقيقة مقاس 2 مم من سبائك التيتانيوم Gr5

اللوحة غطاء تجويف رقيقة الجدران من سبائك التيتانيوم Gr5يتم استخدامه في الختم الحامل للضغط، والذي يفرض متطلبات عالية على دقة المظهر الجانبي والتسطيح وتوحيد سمك الجدار. تتميز قطعة العمل بسمك جدار 2 مم بصلابة هيكلية منخفضة.

تركز الأبحاث المحلية والدولية الحالية حول المكونات ذات الجدران الرقيقة من سبائك التيتانيوم في الغالب على محاكاة القطع والثرثرة والتنبؤ بالإجهاد المتبقي. إن المجموعة الكاملة من عمليات التصنيع الدقيقة المتكاملة التي تستهدف لوحة غطاء التجويف هذه التي يبلغ سمكها 2 مم تحمل قيمة بحثية هندسية عالية.

 

 

1. الخصائص الهيكلية للجزء

الهدف البحثي عبارة عن لوحة غطاء تجويف من سبائك التيتانيوم الملدنة Gr5، وهي عبارة عن مكون من نوع اللوحة مع تجويف مغلق معقد. سمك الجدار الجانبي للتجويف هو 2 مم. الفراغ عبارة عن تزوير من سبائك التيتانيوم Gr5. تم وضع متطلبات صارمة فيما يتعلق بتحمل المظهر الجانبي، والتسطيح، وتوحيد سماكة الجدار، وخشونة السطح. سطح التزاوج للوحة الغطاء يعمل على الختم؛ علامات الثرثرة والخدوش والانهيار المحلي ممنوع منعا باتا.

 

2. صعوبات التصنيع الرئيسية

• الربيع الخلفي وانحراف الأداة للجدار الرقيق: الجدار الجانبي 2 مم ذو صلابة ضعيفة. تحت قوة القطع أثناء الطحن، فإنها تنتج بشكل مرن، مما يؤدي إلى عدم كفاية عمق القطع. يتسبب الجزء الخلفي من الزنبرك بعد المعالجة الآلية في عدم تحمل سماكة الجدار وأبعاد شكل التجويف.
• قطع الثرثرة: تؤدي الصلابة الهيكلية المنخفضة والتردد الطبيعي المنخفض للمكون إلى حدوث ثرثرة متجددة بسهولة، مما ينتج عنه علامات ثرثرة على الجدران الجانبية، مما يؤدي إلى تدهور جودة السطح وتسريع تآكل الأدوات.
• التشوه الناجم عن الإجهاد المتبقي: تتم إزالة كمية كبيرة من المواد في الآلات الخام، مما يؤدي إلى توليد إجهاد متبقي ناتج عن القطع. يؤدي تحرير الضغط بعد إزالة التركيب إلى التواء شامل للوحة الغطاء وتسطيح غير مقبول.
• أداة مدمجة الحافة والتآكل: تظهر سبائك التيتانيوم نشاطًا كيميائيًا عاليًا عند درجات حرارة مرتفعة. تتركز الحرارة عند طرف الأداة، مما يتسبب بسهولة في تآكل الحافة المبنية والحديثة، وبالتالي ضعف استقرار الأبعاد.
• التشوه الناتج عن التركيبات: يؤدي التثبيت التقليدي لألواح الضغط الصلبة إلى توليد إجهاد ضغط موضعي. يتعرض الجزء ذو الجدران الرقيقة لتشوه بلاستيكي تحت التثبيت، ويؤدي الارتداد الخلفي عند عدم التثبيت إلى انحراف الأبعاد.

 

 

1. مسار العملية

يخضع قالب التشكيل Gr5 أولاً للتليين لتخفيف الضغط، يليه الطحن المسبق للأسطح المرجعية. يتم تصنيع التجويف بشكل خشن عن طريق طحن الطبقات ذات الارتفاع الثابت مع بدل أحادي الجانب يبلغ 0.25-0.3 مم. يتم تنفيذ Unclamping والشيخوخة لتحرير ضغط الآلات. يتم إجراء إعادة التثبيت لنصف التشطيب، مع ترك بدل موحد من جانب واحد يبلغ 0.08-0.1 ملم. يتم اعتماد الطحن المحيطي بإزاحة الكفاف من أجل المعالجة النهائية؛ يتم تطبيق تصنيع الطبقات المتماثلة على الجدران الجانبية للتجويف لضمان جدار رقيق بسمك 2 مم. يتم تنفيذ عملية إزالة الأزيز والتنظيف بالموجات فوق الصوتية لاحقًا، يليها الفحص باستخدام آلة قياس إحداثية واختبار الخشونة.

 

2. الأدوات والتركيبات

يتم استخدام ظرف فراغي لتحديد الموضع الأولي، مع كتل توقف محيطة لتحمل قوة القطع الجانبية. يتم تركيب دعامات الراتنج القابلة للإزالة/نقطة الانصهار المنخفضة داخل التجويف وإزالتها قبل الانتهاء من التشغيل الآلي. تعتبر مقاييس البيانات للأدوات دقيقة للغاية؛ يتم إجراء محاذاة مقياس القرص للتحكم في خطأ تحديد الموضع، وتحسين صلابة قطعة العمل وقمع الثرثرة وانحراف الأداة.

 

3. أدوات القطع

يتم استخدام طواحين طرفية من الكربيد الصلب المطلية بـ TiAlN ذات خطوة متغيرة وحلزون غير متساوٍ، وتتميز بزاوية أشعل النار من 10 درجة إلى 15 درجة وزاوية حلزونية كبيرة لتقليل الاهتزاز وأداء مضاد للحافة المبنية. يتم استخدام أداة φ6 للتصنيع الخام، وطاحونة نهائية φ4 للتصنيع شبه النهائي والتصنيع النهائي.

 

4. معلمات القطع والتبريد

• الطحن الخام: سرعة القطع 45-60 م/دقيقة، التغذية لكل سن 0.06-0.10 مم/ض، عمق القطع 0.4-0.6 مم، العرض الشعاعي للقطع يمثل 20%-30% من قطر الأداة.
• طحن نصف نهائي: سرعة القطع 40-50 م/دقيقة، التغذية لكل سن 0.04-0.07 مم/ض، عمق القطع 0.2-0.3 مم.
• الانتهاء من الطحن: سرعة القطع 30-40 م/دقيقة، التغذية لكل سن 0.03-0.05 مم/ض، عمق القطع 0.05-0.1 مم، العرض الشعاعي للقطع يمثل 5%-10% من قطر الأداة، وذلك لتقليل التشوه المرن للجدران الرقيقة.
• تبريد: يتم تطبيق التبريد الداخلي عالي الضغط مع سائل القطع القابل للذوبان لتبديد الحرارة والتشحيم للتخفيف من التشوه الحراري.

 

 

• طحن متناظر الطبقات: معالجة بديلة للاتجاه Z طبقة تلو الأخرى للجدران الجانبية للتجويف. يتم الاحتفاظ بالدعم المادي للجدران الرقيقة لموازنة قوى القطع وتقليل التشوه الناجم عن الانحراف.
• التخلص من التوتر على مراحل: Unclamp لتحرير الضغط بعد المعالجة الخشنة؛ عمليات التخشين والتشطيب منفصلة. اسمح بالوقوف بعد الانتهاء من نصف التشطيب قبل الانتهاء من المعالجة لتقييد انحراف قطعة العمل.
• مراقبة البدلات الموحدة: ضمان تناسق التشطيب من خلال نصف التشطيب لتجنب انحراف سمك الجدار.
• قمع الثرثرة: اعتماد قواطع متغيرة الدرجة؛ تقليل سرعة القطع والعرض الشعاعي للقطع في الطحن النهائي لتجنب الرنين؛ نشر الدعامات المساعدة لتعزيز الصلابة.
• تعويض الخطأ: اختبر حجم الزنبرك الخلفي الرقيق مقدمًا، وقم بتطبيق تعويض جانبي بسيط في برامج CAM لتحسين دقة سمك الجدار.

 

 

يتم تطبيق العملية المذكورة أعلاه لتصنيع لوحة غطاء التجويف ذات الجدران الرقيقة بسمك 2 مم والمصنوعة من سبائك التيتانيوم Gr5. أظهرت النتائج أنه يتم الحفاظ على ثبات سمك الجدار عند 2 ± 0.02 مم، وتوافق المظهر الجانبي مع المواصفات، والتسطيح أقل من أو يساوي 0.03 مم، وخشونة سطح الجدار الداخلي Ra أقل من أو يساوي 0.8 ميكرومتر، مع عدم وجود علامات ثرثرة أو خدوش أو حافة مبنية. بعد فك التثبيت والوقوف لمدة 72 ساعة، يكون تباين الأبعاد المقاس عند إعادة الفحص أقل من 0.02 مم، مما يشير إلى أداء مناسب للتحكم في الإجهاد المتبقي.

• استنتاجات الاختبار: سيؤدي التآكل الطفيف للأداة أثناء المعالجة النهائية إلى إزاحة سمك الجدار. يجب صياغة مواصفات الفحص الدوري المتطور وتغيير الأدوات من أجل الإنتاج الضخم. تميل نتوءات الحواف إلى الحدوث بعد إزالة الدعامة؛ يجب إضافة إجراء إزالة الأزيز المرن لحماية أسطح الختم.

 

مراجع

[1] وانغ تونغقانغ، تشينغ لي، يانغ سونغ. التصنيع باستخدام الحاسب الآلي لأجزاء لوحة غطاء التجويف الرقيقة الجدران من سبائك التيتانيوم [J]. سوق أدوات الآلات CNC 2020.

[2] تشين غوانغ، وانغ جيان. تقدم البحث في التحكم في تشوه التصنيع للأجزاء ذات الجدران الرقيقة من سبائك التيتانيوم [J]. تكنولوجيا التصنيع والأدوات الآلية.

[3] لي يوان. بحث حول طحن الثرثرة وتشوه الآلات للأجزاء ذات الجدران الرقيقة من سبائك التيتانيوم TC4 [د]. جامعة شنيانغ ليغونغ.

[4] تشانغ هاو. بحث حول تنظيم الإجهاد المتبقي للطحن في درجات الحرارة المنخفضة للأجزاء ذات الجدران الرقيقة من سبائك التيتانيوم [J]. تكنولوجيا التصنيع والأدوات الآلية.

 

Ruihang، باعتبارها الشركة المصنعة المباشرة لمنتجات التيتانيوم، توفر المواد الخام ذات الجودة المثلى لإنتاج المكونات الدقيقة الخاصة بك. إذا كان لديك أي احتياجات شراء، فلا تتردد في الاتصال بنا عبر البريد الإلكتروني:Sam.Rui@bjrh-titanium.com