Az ultranagy szilárdságú 300M acélt egyre gyakrabban használják kiváló anyagtulajdonságai miatt, de ennek az anyagnak nagy a feldolgozási nehézségei. Ezen anyag durva és finom megmunkálásának feldolgozási technológiájának tanulmányozásával, tudományos és ésszerű feldolgozási paraméterek és módszerek elsajátításával ennek az anyagnak a terméke stabilan előállítható. Mindeközben feldolgozási technológiájára más hasonló anyagok hivatkozhatnak és felhasználhatók, aminek promóciós jelentősége van.
A repülési ipart a "modern ipar virágaként" írják le, amely fontos mutatója az ország technológiájának, gazdaságának, honvédelmi erejének és iparosodási szintjének. Egyrészt a honvédelmi biztonság alapja, másrészt az ország gazdasági fejlődésének fontos pillére is. A repülési gyártóipar nemzeti kincsként ötvözi a csúcstechnológiás ipar és a fejlett feldolgozóipar jellegzetes jellemzőit, és kiemelt figyelmet és kiemelt fejlesztést kapott a világ országaitól.
A repülési alkatrészek alapanyagainak fejlesztési trendjei
A fejlett polgári légiközlekedési repülőgépek szerkezeti tervezésében mind belföldön, mind nemzetközi szinten a hosszú élettartam, a könnyű karbantartás és a könnyű súly követelményeinek való megfelelés érdekében az alaprészek szerkezete az integráció, a komplexitás és a vékonyfalúság felé fejlődik. . Ezért egyre több integrált szerkezeti tervet fogadnak el, és új anyagokat alkalmaznak a repülőgép szerkezeti szilárdságának javítására.
Az anyagtechnológia, a kovácsolás és a feldolgozási technológia folyamatos fejlődésével elkerülhetetlen választássá vált az ultra-nagy szilárdságú ötvözött acél alkalmazása a nagy repülőgépek futóművei fő teherhordó alkatrészeinek gyártásához. Jelenleg külföldön a legszélesebb körben használt futómű anyagok az ultranagy szilárdságú ötvözött acélok, mint például a 35NCD16 Franciaországból, a 30XCH-2A Oroszországból és a 300M az Egyesült Államokból. A nagy anyagszilárdság a futóművet könnyűvé teheti, és a tömegcsökkentés mindig is fontos mutató volt a futóművek tervezésében. Ugyanakkor az anyagoknak kiváló átfogó teljesítménnyel kell rendelkezniük, hogy biztosítsák a futómű működésének megbízhatóságát.
300M Anyagtulajdonságok
(1) A fémes tulajdonságokkal rendelkező 300M ultra nagy szilárdságú ötvözött acél fontos közepes széntartalmú nikkel-króm-molibdén acél az amerikai repülési iparban, fémes összetételét az 1. táblázat mutatja.
1. táblázat Anyagok kémiai összetétele (tömeghányad) (%)
| C | Si | Mn | P | S | Kr | Mo | Ni |
| 0.40-0.45 | 1.45-1.80 | 0.65-0.90 | 0.01 | 0.0015max | 0.70-0.95 | 0.35-0.50 | 1.65-2.00 |
Más fémekkel összehasonlítva ennek a fémnek a kémiai, fizikai és mechanikai tulajdonságai megvannak a maga sajátosságai, amelyek a következőkben foglalhatók össze:
① Ultra nagy szilárdság. Az ultranagy szilárdságú acél alacsony széntartalmú és alacsony ötvözettartalmú acélfajta. Az ötvözetlen acélhoz képest nagyobb szilárdságú, és eredendően alacsony ötvözetű ultranagy szilárdságú acélként ismert.
② Magas folyáshatár. Az ötvözetlen acélhoz képest az alacsonyan ötvözött acél folyáshatára magasabb, így azonos terhelés mellett az alkatrészek tömege 20-30%-kal csökkenthető.
③ Jó plaszticitás és szívósság. Az enyhén ötvözött acélban viszonylag alacsony az ötvözőelemek aránya, jó plaszticitású és szívós.
④ Magas edzhetőség. Az ötvözet anyaga olyan elemeket tartalmaz, mint Ni, Cr, Mo, stb., ami az acél alulhűtött ausztenitjét meglehetősen stabillá teszi. Levegős oltás után martenzit és bainit szerkezetek nyerhetők.
(2) Anyagfeldolgozási teljesítmény elemzése: Ennek az anyagnak általában két hőkezelési állapota van, nevezetesen a normalizálás + temperálás és a kioltás + temperálás. E két állapot megfelelő keménységét a 2. táblázat mutatja.
Tképes 2 Anyagkeménység
| Feltétel | Keménység mértékegysége | ||
| HV | HBS/HBW | HRC | |
| Normalizálás + Temperálás | N/A | 302 Max | 31Max. |
| Edzés+Termelés | 590-630 | 555-590 | 52-55 |
A 2. táblázatból látható, hogy az anyag jó keménységű, szakítószilárdsági értéke is nagyon magas. Éppen ezért nagyon nehéz megmunkálni, és a nehezen megmunkálható anyagok kategóriájába tartozik, ami főként a következő szempontokban nyilvánul meg:
① Nagy vágóerő. Az anyagok nagy keménysége és szilárdsága, a nagy atomsűrűség és a kötőerő, a nagy törési szívósság és a tartós plaszticitás miatt a forgácsolóerő nagy a vágási folyamat során, és a vágóerő ingadozása is viszonylag nagy.
② Magas vágási hőmérséklet. A vágási folyamat során az ötvözetek nagy mennyiségű vágási deformációs erőt fogyasztanak, sok hőt termelnek, és nagy mennyiségű vágási hőt koncentrálnak a vágási zónában, magas vágási hőmérsékletet hozva létre.
③ Erősen hajlamos a munkakeményedés. Az ötvözet jellemzői a nagy plaszticitás és szívósság, valamint nagy szilárdítási együttható, amely hatalmas képlékeny deformációt hoz létre a vágási erő és a vágási hő hatására, ami munkakeményedést eredményez; A vágási hő hatására az anyag elnyeli a környező közegben lévő elemek atomjait, például hidrogént, oxigént és nitrogént, így kemény és törékeny felületet képez, ami nagy nehézségeket okoz a vágásban.
④ Túlzott szerszámkopás. Vágáskor nagy a forgácsolóerő, nagy a vágási hő, és felerősödik a szerszám és a forgács közötti közvetlen súrlódás. A szerszám anyaga rokonságot mutat a munkadarab anyagával. Ezenkívül az anyagban lévő kemény pontok jelenléte és a kemény munkakeményedési jelenség a szerszámot hajlamossá teszi a tapadási kopásra, a diffúziós kopásra, a csiszolási kopásra, a kényelmes kopásra és a horonykopásra a vágási folyamat során, aminek következtében a szerszám elveszíti vágási képességét.
⑤ A forgácsokat nehéz kezelni. Az anyag nagy szilárdságú, képlékeny és szívós, és a vágás során keletkező forgácsok szalagokba vannak csomagolva, ami nem csak nem biztonságos, de befolyásolja a vágási folyamat zökkenőmentes haladását és nem is könnyű kezelni.
⑥ A vágási deformáció jelentős. Az ötvözött anyagok feldolgozása során a forgácsolási hőmérséklet magas, a plaszticitás magas, és a feldolgozás során hajlamos a termikus deformáció, ami megnehezíti a pontos méretek és formák biztosítását.
A Sichuan Huitai Special Metals Co., Ltd. hosszú ideje elkötelezett az ultra-nagy szilárdságú 300M acél feldolgozása mellett. Ennek az anyagnak a szakítószilárdsága eléri a 1900-2100MPa-t. Folyamatos tesztelés és vágás után, speciális feldolgozó eszközök használatával egy stabil feldolgozási tervet foglaltunk össze, amely biztosítja a termékek stabil és hatékony előállítását. Ennek az anyagnak a megmunkálási technológiája három aspektusból kerül bemutatásra: durva megmunkálás, esztergálás és 300M maró megmunkálás. Közülük a precíziós megmunkálás kategóriájába tartozik a 300M esztergálás és marás.
300M nagyoló megmunkálás
A 300M durva megmunkálása általában a végső hőkezelés előtt történik. Ekkor az anyag normalizált+edzett állapotban van, maximális keménysége 31HRC. Keménysége alacsony, viszkozitása bizonyos, és nem könnyű eltörni a forgácsot. A precíziós megmunkálás vágási ráhagyásának csökkentése érdekében a durva megmunkálás során a lehető legtöbb anyagot távolítjuk el.
(1) A durva esztergáláshoz általánosan használt eszköz a WIDIA CNMP120408, amint az 1a. ábrán látható, amely durva megmunkálásra alkalmas. Az alapanyagok puhasága miatt a forgácsok jobb feltörése és a magas feldolgozási hatékonyság biztosítása érdekében általában nagyobbak a feldolgozási paramétereik. Vágási sebessége 175-200 m/perc, vágási mélysége 1,5-2 mm, előtolási sebessége 0,2-0,4 mm/r. A feldolgozás után a keletkezett vasreszelék kicsik, a forgácstörés jó.
a) Külső esztergaszerszám
b) Zsetonok
1. ábra Külső esztergaszerszámok és forgácsok
(2) A mélylyuk megmunkálás egy gyors anyageltávolító megmunkálási módszer, amely az U-fúrás és a mélylyuk megmunkálás közül választható, kis eltérésekkel a két módszer között.
1) Használjon U-fúrót a megmunkáláshoz. Az U-fúrók használatához szükséges nagy teljesítmény és a megmunkált furatok viszonylag nagy átmérője miatt általában vízszintes megmunkálóközpontokat választanak. Fúrás használatakor a szerszám vágási sebessége 40-60m/perc, a szerszám egyfogú vágási mennyisége pedig 0.15-0,3 mm között van. Ezen feldolgozási paraméterek mellett a keletkezett chipek valamivel vékonyabbak lesznek, de jobb forgácstörési állapot is elérhető. A 2. ábra a vízszintes megmunkálóközponton alkalmazott U-fúró megmunkálást és a keletkezett forgácsokat mutatja be.
a) U-fúró
b) Zsetonok
2. ábra U-fúró és forgács
2) Mélylyukfúrás feldolgozása. Mélylyukfúró megmunkálásakor különös figyelmet kell fordítani a forgácsok törési módjára. A hosszú és vékony forgácsok különösen hajlamosak arra, hogy eltömítsék a mélylyukfúró szerszám vágócsövét, ami miatt a forgács nem ürülhet ki. Az általános megmunkálásnál a vágási mennyiség foganként 0.2-0,4 mm. A megfelelő szerszámszilárdság és gépterhelés biztosítása mellett próbálja meg a fogankénti vágási mennyiséget 0,3 mm felett szabályozni. Ez megkönnyíti a vasforgács törését, és ideális forgácsot állít elő. A megmunkáló szerszámokat és forgácsokat a 3. ábra mutatja.
a) Mélylyukfúró szerszámok
b) Forgács 0,3 mm/fog vágási mennyiségnél
3. ábra Mélylyukfúró szerszámok és forgácsok
300M eszterga megmunkálás
Az esztergálást általában külső köresztergálásra és belső furatfúrásra osztják. Az esztergálás nehézsége kisebb, mint a fúrásnál, és a szerszám szilárdsága esztergálásnál jobb, mint a fúrásnál, így könnyebb a forgácseltávolítás és elegendő a hűtés. Az alkatrészek megmunkálási minőségének biztosítása érdekében általában durva és finom megmunkálásra osztják.
4. ábra Esztergapengék precíziós megmunkálása
(1) A külső kör külső esztergálással történő durva megmunkálásakor a lineáris sebesség 90-120m/perc, a vágási mélység 0.3-0,8 mm, az előtolás pedig { {5}}.1-0.2mm/r. Ha ezt a szerszámot megmunkáláshoz használja, akkor biztosítható, hogy csak egy szerszámcsúcs érintkezzen az alkatrész külső körével, ami csökkentheti a forgácsolóerőt és a vágási hőt. A külső kör megmunkálásához használt szerszámokat és forgácsokat az 5. ábra mutatja.
a) Külső esztergaszerszám
b) Zsetonok
5. ábra Külső esztergaszerszámok és forgácsok
Az 5. ábrán látható, hogy a keletkezett forgácsok sötétebb színűek és hosszabbak, göndör formát alkotva. A végső hőkezelést követően ugyanis nagymértékben javul az anyag szakítószilárdsága, és a megmunkálási folyamat során nagy mennyiségű forgácsolási hő keletkezik, amivel nem könnyű a forgácsot feltörni.
A külső kör precíziós megmunkálásakor a lineáris sebesség {{0}} m/perc, a vágási mélység 0.05-0,1 mm, az előtolás pedig 0.{101} {5}},1 mm/r. Az ilyen feldolgozási paraméterek biztosíthatják, hogy a precíziós eszterga külső kör felülete nagyon sima legyen, és a keletkezett forgácsok a 6. ábrán láthatók.
6. ábra Finomesztergáló forgács
(2) A belső furatok megmunkálásakor három kérdésre kell figyelni: először is jó hűtésnek, elegendő hűtőfolyadéknak és a hűtőfolyadék koncentrációjának kell lennie; Másodszor, biztosítani kell a jó forgácseltávolítást, és el kell kerülni a forgácsprés és -vágás előfordulását; A harmadik a vágószerszámok megfelelő merevségének biztosítása.
A jó forgácseltávolítás érdekében a durva megmunkálás általában szegmentált fúrási módszert alkalmaz a belső lyukak fúrásakor, amelyet az alkatrész belső furatának teljes hossza alapján több szegmensre osztanak fel. A szegmentált fúrás során a keletkezett forgácsok időben kiüríthetők, elkerülve a nagy mennyiségű forgács felhalmozódását a belső furatban és a szerszám elmozdulását. A fúrási módszert a 7. ábra mutatja. A belső furatok fúrásához ütéselnyelő szerszámtartókat és nagy átmérőjű szerszámokat kell használni. A szerszám hosszának meg kell egyeznie az alkatrész hosszával, és a szerszámnak kissé hosszabbnak kell lennie az alkatrésznél. Ez maximalizálhatja a szerszám merevségét, elkerülheti a vibrációt és a vágást, és simábbá teheti a belső furat felületét. A furatok fúrásához használt szerszámokat a 8. ábra mutatja. Nagyoló megmunkálás során a lineáris sebesség 90~120m/perc, a vágási mélység 0.2~{ {11}},5 mm, az előtolási sebesség pedig 0,1–0,2 mm/r. A keletkezett chipek a 9. ábrán láthatók.
7. ábra Fúrási módszer
8. ábra Rezgéscsillapító késrúd
9. ábra Durva fúróforgács
A fúrás során keletkező forgácsok hosszabbak, mint az autó külső köréből származó forgácsok, mert vágási mélységük kisebb, mint az autó külső körének, így nehezebben törik és göndörödik. A precíziós fúró belső furatok feldolgozási paraméterei hasonlóak a precíziós esztergálású külső körökéhez, és a keletkező forgácsok is alapvetően hasonlóak.
300M marási feldolgozás
A megmunkálási folyamat kialakításakor a teljes megmunkálási folyamat gördülékenysége érdekében az alkatrészek végső alakmarását választják, és a megmunkálási jellemzők, forgácsolószerszámok, megmunkálási módszerek is eltérőek.
(1) A durva megmunkálás általában gépi kártya típusú vágószerszámokat használ, amelyek nagy feldolgozási hatékonysággal és alacsony költséggel rendelkeznek. A szabványos kések biztosítják a durva megmunkálási méretek stabilitását. Ennek az anyagnak a feldolgozásakor a Shante által gyártott szerszámok kiválasztásával jó eredményeket lehet elérni. A szerszámmodell R390-020A20-11M, a pengemodell pedig R390-11 T3 31M-KM, az 1. ábrán látható módon0. Ha ezt a szerszámot megmunkáláshoz használja, a vágási sebesség 100-150 m/perc, a vágási mélység 0,5 mm, az előtolás pedig 400-800 mm/perc. A túl nagy vágási mélység megválasztása rendellenes károsodást okozhat, például a fűrészlap eltörését. A feldolgozás után a chipek a 11. ábrán láthatók.
10. ábra Durva megmunkáló szerszámok és kések
11. ábra Durva maró forgács
(2) Ha egy kis alkatrész mérete kicsi, nagyobb átmérőjű szerszámok nem használhatók. A szerszám élettartamának növelése és az alkatrész megmunkálási minőségének biztosítása érdekében bizonyos megmunkálási ismeretekre van szükség. A 300M megmunkálásakor a legjobb a cikloidális marást használni a rétegmarás helyett kis méretű elemekhez.
A cikloid marásnak számos előnye van, mint például a nagy megmunkálási hatásfok, az alacsony radiális forgácsolóerő, a vibrációra való érzéketlenség és a kis eltérések mély hornyok megmunkálásánál. Jó forgácseltávolító teljesítményt nyújt, és kevesebb hőt termel. Használata kemény anyagok és rezgésérzékeny állapotok feldolgozására javasolt. Megmunkálási módja a 12. ábrán látható. Cikloid marás esetén a forgácsolási sebesség elérheti a 150-200 m/min-t.
12. ábra Cikloid marás
(3) Precíziós megmunkálásnál a jó merevség biztosítása érdekében célszerű olyan forgácsolószerszámokat választani, amelyek a lehető legközelebb vannak a megmunkálási mérethez, és a bevonatos vágószerszámokat a 13. ábra szerint kell kiválasztani. A szerszám vágóélének legyen éles, hogy az előállított felületi érdesség megfeleljen a 14. ábrán látható követelményeknek.
13. ábra Cikloid marás
14. ábra Felületminőség precíziós megmunkálás után
A 300M ultranagy szilárdságú acél kiváló anyagtulajdonságai miatt alkalmazási köre egyre szélesebb lett, ugyanakkor a megmunkálási nehézségeket is megnövelte. A gyártási folyamat során speciális forgácsolószerszámokat és ésszerű feldolgozási paramétereket kell kiválasztani, hogy elkerüljük az alkatrészek újramunkálását vagy selejtezését. A feltörekvő feldolgozási technológiák fejlődésével ez elkerülhetetlenül viszonylag egyszerűvé és könnyűvé teszi az ilyen anyagok feldolgozását, ugyanakkor megköveteli a feldolgozási tapasztalatok folyamatos összegzését és felhalmozását.
A repülési alkatrészek zord környezetben is működhetnek, ezért különös figyelmet kell fordítani a termékminőségre. A mechanikai feldolgozás kisebb hibái káros hatással lehetnek a későbbi speciális folyamatokra. A lehetséges kockázat elkerülése érdekében a feldolgozás során szigorúan be kell tartani a minőség-ellenőrzést.
