Teadustöö edenemine titaanisulami puurimise väljapääsul esinevate murdude kohta
1. Sissejuhatus
Seoses võtmevaldkondade, nagu meditsiiniseadmed, lennundus, meremõõtmine ja naftakeemiatööstus Hiinas, kiire arenguga suureneb nõudlus seotud komponentide materjalide toimivuse järele. Titaanisulamid on järk-järgult muutunud materjalide rakenduste valdkonnas olulisteks "strateegilisteks metallideks" tänu nende suurepärastele omadustele, nagu kerge kaal, kõrge tugevus, korrosioonikindlus ja purunemiskindlus. Titaanisulameid kasutatakse laialdaselt kriitilistes valdkondades, nagu lennukimootorid ja kerekomponendid.
Titaanisulamist osade kokkupanemisel ja kinnitamisel on puurimine ja freesimine olulised protsessid, kusjuures puurimine võtab olulise osa tööst. Puurimise käigus aga tekivad suurte teljesuunaliste jõudude ja kõrgete temperatuuride mõjul augu väljapääsu juures sageli erineva kuju ja kõrgusega pursked, mis mõjutavad otseselt montaaži kvaliteeti ja teenindusomadusi. Uuringud näitavad, et jäme eemaldamise protsess suurendab oluliselt titaanisulamite töötlemiskulusid. Seetõttu on titaanisulamist puurimisel tekkivate rästide tekkemehhanismi uurimine ja juhtimismeetodite uurimine väga praktilise tähtsusega.
Selles artiklis vaadeldakse titaanisulamist puurimise väljumisel tekkivate rästide tüüpe, moodustumise mehhanisme ja juhtimisstrateegiaid, pakkudes viiteid seotud uuringutele.
2. Titaanisulami puurimisel tekkivate takkide tüübid
Titaanisulami puurimisel interakteerub tööriist töödeldava detailiga, tekitades nihkejõude, põhjustades materjali plastilist deformatsiooni, paindumist ja rebenemist. Osa materjalist eemaldatakse, samas kui ülejäänud osa moodustab augu väljapääsu juures purske. Väljalaskeavade kuju ja suurus on erinevad, seda mõjutavad lõikeparameetrid ja tööriista geomeetria. Burri tüüpide analüüsimine aitab edasi uurida nende tekkemehhanisme.
Uuringud on näidanud, et titaanisulamite puurimisel tekkinud purse võib liigitada järgmistesse tüüpidesse:
Ühtsed Burrs: Väljapääsu ümber ühtlaselt moodustuvad pursked.
Puurimiskorgiga ühtsed purgid: Suhteliselt ühtlase kujuga jääkmaterjaliga purgid.
Kroon-nagu Burrs: kroonitaolise-või ebakorrapärase kujuga pursked.
Erinevad teadlased on katsete ja simulatsioonide abil leidnud, et sellised tegurid nagu tooriku jäikus, tööriista materjal ja lõikeparameetrid mõjutavad oluliselt jäsemete morfoloogiat. Kuigi ühtset klassifikatsioonistandardit ei ole, on peamisteks rästide tüüpideks kolm eespool nimetatud.
3. Burrside moodustumise mehhanismid titaanisulami puurimise väljumisel
Titaanisulamite puurimisprotsessi käigus on jämede teke tihedalt seotud materjali plastilise deformatsiooni ja tööriista lõikeservaga. Uuringud on näidanud, et puurimise väljapääsu juures tekkivate rästide teket saab jagada mitmeks etapiks, mida mõjutavad peamiselt lõikejõud, temperatuur ja tööriista geomeetria.
Burnide moodustamise protsess hõlmab tavaliselt järgmisi samme:
Lõikamise ajal toimub augu põhjas olev materjal plastilise deformatsiooni.
Jääkmaterjal surutakse puuri abil augu väljapääsu poole.
Kui materjal ületab augu väljapääsu serva, hakkab see venima ja murduma, moodustades lõpuks jämedaid.
Veelgi enam, lõplike elementide simulatsioonide abil on leitud, et tööriista geomeetriline nurk, lõikeparameetrid ja lõiketemperatuur avaldavad jäme moodustumist märkimisväärselt. Erinevad lõikeparameetrid ja tööriistade struktuurid võivad põhjustada erinevat tüüpi jämede teket. Näiteks madalad ettenihkekiirused ja suured spindli kiirused tekitavad üldiselt ühtlaseid jämesid, samas kui suured ettenihked võivad põhjustada võra{2}}taolisi jäsemeid.
4. Titaanisulamite puurimisel tekkivate takkide kontrollistrateegiad
Titaanisulamite puurimisel tekkivate jämede moodustumise käsitlemiseks on teadlased välja pakkunud mitmeid juhtimisstrateegiaid, mis hõlmavad peamiselt lõikeparameetrite optimeerimist, tööriista disaini ja töötlemisprotsesse.
4.1 Lõikeparameetrite optimeerimine
Sobivate lõikeparameetrite valik võib aidata vähendada aksiaalseid jõude ja lõiketemperatuure, minimeerides seeläbi jämeduse teket. Uuringud on näidanud, et spindli kiiruse, ettenihke kiiruse ja muude lõikeparameetrite optimeerimine võib tõhusalt vähendada puuri kõrgust. Näiteks põhjustavad spindli suuremad pöörlemiskiirused ja madalamad etteandekiirused sageli väiksemaid jäsemeid.
4.2 Tööriista struktuuri optimeerimine
Tööriista konstruktsioonil on märkimisväärne mõju jämeduse tekkele. Sellised tegurid nagu tööriista kaldenurk, lõikeserva pikkus ja tööriista materjal mõjutavad jäme moodustumist. Tööriista geomeetriat optimeerides ja sobivaid materjale valides saab puuri suurust ja kõrgust tõhusalt vähendada. Näiteks spiraaltrelli kasutamine keerdtrelli asemel võib oluliselt vähendada jäme suurust väljapääsu juures.
4.3 Töötlemisprotsesside optimeerimine
Traditsioonilised puurimisprotsessid põhjustavad sageli jämedust. Teadlased on uurinud häid tulemusi andnud uusi töötlemismeetodeid, nagu ultraheli{1}}abiga, pöörleva ultraheli-abiga ja krüogeenpuurimine. Ultraheli-abiga puurimine võib vähendada töötlemisprotsessi ajal temperatuuri, vähendades materjali elastsust ja kontrollides tõhusalt jäme suurust. Lisaks on tõestatud, et pöörleva ultraheli-abiga puurimine ja krüogeenne jahutustöötlemine vähendavad oluliselt puuri kõrgust.
5. Järeldus
Titaanisulamid mängivad tänu oma suurepärasele jõudlusele otsustavat rolli{0}}mitmes tipptasemel rakendusvaldkondades. Titaanisulamite puurimisel tekkivate puurimiste kontrollimine on aga endiselt väljakutse. Olemasolevad uuringud näitavad, et lõikeparameetreid, tööriista struktuuri ja töötlemisprotsesse optimeerides saab jäme suurust oluliselt vähendada, parandades töötlemise efektiivsust. Tulevased uuringud peaksid täiendavalt uurima rästide moodustumise mehhanisme, töötama välja uusi tööriistu ja töötlemistehnoloogiaid ning tegelema titaanisulamite töötlemisega seotud probleemidega.
