Прогресс исследований заусенцев на выходе из сверла титанового сплава
1. Введение
В связи с быстрым развитием ключевых областей, таких как медицинское оборудование, аэрокосмическая, морская геодезическая и нефтехимическая промышленность в Китае, растут требования к характеристикам материалов соответствующих компонентов. Титановые сплавы постепенно стали важными «стратегическими металлами» в области применения материалов благодаря своим превосходным свойствам, таким как легкий вес, высокая прочность, коррозионная стойкость и вязкость разрушения. Титановые сплавы широко используются в таких важных областях, как авиационные двигатели и компоненты фюзеляжа.
При сборке и креплении деталей из титановых сплавов важнейшими процессами являются сверление и фрезерование, причем сверление занимает значительную часть работы. Однако в процессе сверления из-за больших осевых усилий и высоких температур на выходе отверстия часто образуются заусенцы различной формы и высоты, что напрямую влияет на качество сборки и эксплуатационные характеристики. Исследования показывают, что процесс удаления заусенцев значительно увеличивает стоимость обработки титановых сплавов. Поэтому исследование механизма образования заусенцев при сверлении титановых сплавов и изучение методов борьбы с ними имеют большое практическое значение.
В этой статье рассматриваются типы, механизмы образования и стратегии борьбы с заусенцами на выходе сверления из титанового сплава, а также предоставляются ссылки на соответствующие исследования.
2. Виды заусенцев на выходе из сверла титанового сплава
Во время сверления титанового сплава инструмент взаимодействует с заготовкой, создавая силы сдвига, вызывая пластическую деформацию, изгиб и разрыв материала. Часть материала удаляется, а оставшаяся часть образует заусенцы на выходе из отверстия. Форма и размер выходных заусенцев различаются в зависимости от параметров резания и геометрии инструмента. Анализ типов заусенцев помогает дополнительно изучить механизмы их образования.
Исследования показали, что заусенцы, образующиеся при сверлении титановых сплавов, можно разделить на следующие типы:
Равномерные заусенцы: Заусенцы, равномерно образующиеся вокруг выхода.
Равномерные борфрезы с колпачком для сверления: Заусенцы с остаточным материалом, образующие относительно однородную форму.
Корона-как Беррс: Заусенцы корончатой-подобной или неправильной формы.
Различные исследователи с помощью экспериментов и моделирования обнаружили, что такие факторы, как жесткость заготовки, материал инструмента и параметры резания, существенно влияют на морфологию заусенцев. Хотя единого классификационного стандарта не существует, основными типами борфрез являются три упомянутых выше.
3. Механизмы образования заусенцев на выходе сверла титанового сплава.
В процессе сверления титановых сплавов образование заусенцев тесно связано с пластической деформацией материала и режущей кромки инструмента. Исследования показали, что образование заусенцев на выходе сверления можно разделить на несколько этапов, на которые в первую очередь влияют силы резания, температура и геометрия инструмента.
Процесс формирования заусенцев обычно включает в себя следующие этапы:
В процессе резки материал на дне отверстия подвергается пластической деформации.
Остаточный материал выталкивается сверлом к выходу отверстия.
Когда материал выходит за пределы выходного края отверстия, он начинает растягиваться и ломаться, в конечном итоге образуя заусенцы.
Более того, посредством моделирования методом конечных элементов было обнаружено, что геометрический угол инструмента, параметры резания и температура резания оказывают значительное влияние на образование заусенцев. Различные параметры резания и конструкции инструмента могут привести к образованию различных типов заусенцев. Например, низкие скорости подачи и высокие скорости шпинделя обычно приводят к образованию однородных заусенцев, тогда как высокие скорости подачи могут привести к появлению заусенцев,-подобных коронке.
4. Стратегии контроля за заусенцами на выходе сверла из титанового сплава
Чтобы решить проблему образования заусенцев при сверлении титановых сплавов, исследователи предложили несколько стратегий контроля, в основном включая оптимизацию параметров резания, конструкции инструмента и процессов обработки.
4.1 Оптимизация параметров резки
Выбор соответствующих параметров резания может помочь снизить осевые силы и температуру резания, тем самым сводя к минимуму образование заусенцев. Исследования показали, что оптимизация скорости шпинделя, скорости подачи и других параметров резания может эффективно уменьшить высоту заусенцев. Например, более высокие скорости шпинделя и более низкие подачи часто приводят к уменьшению заусенцев.
4.2 Оптимизация структуры инструмента
Конструкция инструмента оказывает существенное влияние на образование заусенцев. На образование заусенцев влияют такие факторы, как передний угол инструмента, длина режущей кромки и материал инструмента. За счет оптимизации геометрии инструмента и выбора подходящих материалов можно эффективно уменьшить размер и высоту заусенцев. Например, использование спирального сверла вместо спирального сверла может значительно уменьшить размер заусенцев на выходе.
4.3 Оптимизация процессов обработки
Традиционные процессы сверления часто приводят к образованию заусенцев. Исследователи изучили новые методы обработки, такие как ультразвуковое-с применением ультразвука, ротационное ультразвуковое-сверление и криогенное сверление, которые показали хорошие результаты. Ультразвуковое-сверление позволяет снизить температуру в процессе обработки, снизить пластичность материала и эффективно контролировать размер заусенцев. Кроме того, доказано, что роторное ультразвуковое-сверление и обработка с криогенным охлаждением значительно уменьшают высоту заусенцев.
5. Заключение
Титановые сплавы играют решающую роль в различных-областях применения благодаря своим превосходным характеристикам. Однако контроль заусенцев при сверлении титановых сплавов остается проблемой. Существующие исследования показывают, что за счет оптимизации параметров резания, конструкции инструмента и процессов обработки размер заусенцев можно значительно уменьшить, повысив эффективность обработки. Будущие исследования должны продолжить изучение механизмов образования заусенцев, разработать новые инструменты и технологии обработки, а также решить проблемы обработки титановых сплавов.
