Ülitugevat terast 300M kasutatakse selle suurepäraste materjaliomaduste tõttu üha enam, kuid sellel materjalil on suuri töötlemisraskusi. Uurides selle materjali töötlemata ja peentöötlemise töötlemistehnoloogiat, omandades teaduslikud ja mõistlikud töötlemisparameetrid ja -meetodid, saab sellest materjalist toodet stabiilselt toota. Samal ajal saab selle töötlemistehnoloogiat viidata ja kasutada teistes sarnastes materjalides, millel on reklaami tähtsus.
Lennutööstust kirjeldatakse kui "moodsa tööstuse lille", mis on riigi tehnoloogia, majanduse, riigikaitse tugevuse ja industrialiseerimise taseme oluline näitaja. Ühelt poolt on see riigikaitselise julgeoleku vundament ja teisalt ka oluline riigi majandusarengu tugisammas. Rahvusliku aardena ühendab lennundustööstus kõrgtehnoloogilise tööstuse ja arenenud töötleva tööstuse tüüpilisi omadusi ning on pälvinud suurt tähelepanu ja prioriteetset arengut riikidest üle maailma.
Lennundusosade materjalide arendussuunad
Täiustatud tsiviillennunduse õhusõidukite konstruktsiooni projekteerimisel nii riigisiseselt kui ka rahvusvaheliselt, et täita õhusõidukite pika tööea, lihtsa hoolduse ja kerge kaalu nõudeid, areneb baasosade struktuur integreerituse, keerukuse ja õhukese seinaga. . Seetõttu võetakse kasutusele üha enam integreeritud konstruktsiooniprojekte ja lennuki konstruktsiooni tugevuse parandamiseks kasutatakse uusi materjale.
Materjalitehnoloogia, sepistamistehnoloogia ja töötlemistehnoloogia pideva arenguga on ülikõrge tugevusega legeerterase kasutamine suurte lennukite telikute peamiste kandekomponentide valmistamisel muutunud vältimatuks valikuks. Praegu on välismaal kõige laialdasemalt kasutatavad telikumaterjalid ülitugev legeerteras, näiteks 35NCD16 Prantsusmaalt, 30XCH-2A Venemaalt ja 300M Ameerika Ühendriikidest. Materjali kõrge tugevus võib muuta teliku kergeks ja kaalu vähendamine on alati olnud teliku disainimisel oluline näitaja. Samal ajal peaks materjalidel olema suurepärane kõikehõlmav jõudlus, et tagada teliku töökindlus.
300M Materjali omadused
(1) 300M ülitugev metalliliste omadustega legeerteras on Ameerika lennutööstuses oluline keskmise süsinikusisaldusega nikkel-kroommolübdeenteras ja selle metalliline koostis on näidatud tabelis 1.
Tabel 1 Materjalide keemiline koostis (massifraktsioon) (%)
| 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 |
Võrreldes teiste metallidega on selle metalli keemilistel, füüsikalistel ja mehaanilistel omadustel oma omadused, mille võib kokku võtta järgmiselt:
① Ülimalt kõrge tugevus. Ülitugev teras on madala süsinikusisaldusega ja madala sulamisisaldusega terase tüüp. Võrreldes legeerimata terasega on sellel suurem tugevus ja see on oma olemuselt tuntud kui madala legeeritud ülikõrge tugevusega teras.
② Kõrge voolavuspiir. Võrreldes legeerimata terasega on madala legeeritud terasel kõrgem voolavuspiir, nii et sama koormuse korral saab osade kaalu vähendada 20% kuni 30%.
③ Hea plastilisus ja sitkus. Legeerelementide osakaal madala legeeritud terases on suhteliselt väike ning sellel on hea plastilisus ja sitkus.
④ Kõrge karastatavus. Sulammaterjal sisaldab selliseid elemente nagu Ni, Cr, Mo jne, mis muudab terase alajahtunud austeniidi üsna stabiilseks. Pärast õhuga kustutamist on võimalik saada martensiit- ja bainiidistruktuure.
(2) Materjali töötlemise jõudluse analüüs: sellel materjalil on tavaliselt kaks kuumtöötlusolekut, nimelt normaliseerimine + karastamine ja karastamine + karastamine. Nende kahe oleku vastav kõvadus on näidatud tabelis 2.
Tvõime 2 Materjali kõvadus
| Seisund | Kõvadusühik | ||
| HV | HBS/HBW | HRC | |
| Normaliseerimine + karastamine | N/A | 302 Max | 31Max |
| Karastus + karastamine | 590-630 | 555-590 | 52-55 |
Tabelist 2 on näha, et materjalil on hea kõvadus, samuti on selle tõmbetugevus väga kõrge. Just sel põhjusel on seda väga raske töödelda ja see kuulub raskesti töödeldavate materjalide kategooriasse, mis avaldub peamiselt järgmistes aspektides:
① Suur lõikejõud. Materjalide suure kõvaduse ja tugevuse, suure aatomitiheduse ja sidumisjõu, suure murdumiskindluse ja püsiva plastilisuse tõttu on lõikejõud lõikamisprotsessi ajal suur ning lõikejõu kõikumine on samuti suhteliselt suur.
② Kõrge lõiketemperatuur. Lõikeprotsessi ajal tarbivad sulamid suurel hulgal lõikedeformatsioonijõudu, tekitavad palju soojust ja koondavad suure lõikesoojuse lõiketsooni, moodustades kõrge lõiketemperatuuri.
③ On tugev kalduvus töö karastamisele. Sulamil on kõrge plastilisuse ja sitkuse omadused koos suure tugevdusteguriga, mis tekitab lõikejõu ja lõikekuumuse mõjul tohutu plastilise deformatsiooni, mille tulemuseks on töö kõvenemine; Lõikamissoojuse toimel neelab materjal ümbritsevas keskkonnas selliste elementide aatomeid nagu vesinik, hapnik ja lämmastik, moodustades kõva ja rabeda pinna, mis raskendab lõikamist.
④ Tööriista liigne kulumine. Lõikamisel on lõikejõud suur, lõikesoojus suur ning tööriista ja laastu vaheline otsene hõõrdumine intensiivistub. Tööriista materjalil on afiinsus tooriku materjaliga. Lisaks muudavad kõvade punktide olemasolu materjalis ja tugev töökõvenemine tööriista altid liimikulumisele, difusioonikulumisele, lihvimiskulumisele, mugavale kulumisele ja soonte kulumisele lõikeprotsessi ajal, mistõttu tööriist kaotab lõikevõime.
⑤ Laastu on raske käsitseda. Materjalil on kõrge tugevus, plastilisus ja sitkus ning lõikamisel tekkivad laastud on mähitud lintidesse, mis ei ole mitte ainult ohtlik, vaid mõjutab ka lõikeprotsessi sujuvat kulgu ja seda pole lihtne käsitseda.
⑥ Lõikamise deformatsioon on märkimisväärne. Legeermaterjalide töötlemise ajal on lõiketemperatuur kõrge, plastilisus kõrge ja töötlemise ajal võib tekkida termiline deformatsioon, mistõttu on raske teatud mõõtmeid ja kujundeid tagada.
Sichuan Huitai Special Metals Co., Ltd. on pikka aega pühendunud ülikõrge tugevusega 300M terase töötlemisele. Selle materjali tõmbetugevuse tase ulatub 1900-2100MPa-ni. Pärast pidevat testimist ja lõikamist, kasutades spetsiifilisi töötlemistööriistu, on kokku võetud stabiilne töötlemisplaan, et tagada toodete stabiilne ja tõhus tootmine. Selle materjali töötlemistehnoloogiat tutvustatakse kolmest aspektist: töötlemata töötlemine, treimine ja freesimine 300M. Nende hulgas kuuluvad täppistöötluse kategooriasse 300M treimine ja freesimine.
300M töötlemata töötlemine
300M töötlemata töötlemine toimub tavaliselt enne viimast kuumtöötlust. Praegu on materjal normaliseeritud + karastatud olekus, maksimaalne kõvadus on 31 HRC. Kõvadus on madal, sellel on teatav viskoossus ja laastud pole kergesti purunevad. Täppistöötluse lõikevaru vähendamiseks eemaldatakse töötlemata töötlemisel võimalikult palju materjali.
(1) Tavaliselt kasutatav tööriist töötlemata treimiseks on WIDIA CNMP120408, nagu on näidatud joonisel 1a, mis sobib töötlemata töötlemiseks. Tooraine pehmuse tõttu on laastude paremaks purustamiseks ja kõrge töötlemise efektiivsuse tagamiseks nende töötlemisparameetrid üldjuhul suuremad. Selle lõikekiirus on 175–200 m/min, lõikesügavus 1,5–2 mm ja etteandekiirus 0,2–0,4 mm/r. Pärast töötlemist on tekkinud raudviilud väikesed ja laastu purunemine hea.
a) Välimine treitööriist
b) Laastud
Joonis 1 Välised treiriistad ja laastud
(2) Sügavate aukude töötlemine on kiire materjali eemaldamise töötlusmeetod, mille saab valida U-puurimise ja sügavate aukude töötlemise vahel, kusjuures kahe meetodi vahel on väikesed erinevused.
1) Kasutage töötlemiseks U-kujulist puurit. U-kujuliste puuride kasutamiseks vajaliku suure võimsuse ja töödeldavate aukude suhteliselt suure läbimõõdu tõttu valitakse üldjuhul horisontaalsed töötluskeskused. Puurimise kasutamisel on tööriista lõikekiirus vahemikus 40-60m/min ja tööriista ühe hamba lõikekiirus on vahemikus 0.15-0,3 mm. Nende töötlemisparameetrite korral on genereeritud kiibid veidi õhemad, kuid on võimalik saavutada ka parem kiibi purunemise olek. Joonisel 2 on kujutatud horisontaalsel töötluskeskusel kasutatav U-kujuline puurtöötlus ja genereeritud laastud.
a) U-kujuline puur
b) Laastud
Joonis 2 U-kujuline puur ja laastud
2) Sügavate aukude puurimise töötlemine. Töötlemiseks sügava auguga puuri kasutamisel tuleb erilist tähelepanu pöörata laastude murdumisrežiimile. Pikad ja õhukesed laastud on eriti altid sügavate aukude puurimistööriista lõiketoru blokeerimisele, mistõttu laastud ei saa tühjeneda. Üldises töötlemises on lõikekogus ühe hamba kohta 0.2-0,4 mm. Tööriista piisava tugevuse ja masina koormuse tagamisel proovige kontrollida lõikekogust hamba kohta üle 0,3 mm. See hõlbustab rauast laastude purunemist ja ideaalsete laastude tootmist. Töötlemistööriistad ja laastud on näidatud joonisel 3.
a) Sügavate aukude puurimise tööriistad
b) Laastud, mille lõikekogus on 0,3 mm hamba kohta
Joonis 3 Sügavate aukude puurimise tööriistad ja laastud
300M treimine
Treimine jaguneb üldiselt välimise ringi treimiseks ja sisemise augu puurimiseks. Treimise raskusaste on väiksem kui puurimisel ja tööriista tugevus treimisel on parem kui puurimisel, mistõttu on laastu eemaldamine lihtsam ja jahutamine piisav. Osade töötlemise kvaliteedi tagamiseks jagatakse see üldiselt töötlemata ja peeneks töötlemiseks.
Joonis 4 Treimisterade täppistöötlus
(1) Välisringi töötlemata töötlemisel välise treimisega on lineaarkiirus 90-120m/min, lõikesügavus on 0.3-0,8 mm ja ettenihke kiirus on 90-120m/min. {5}}.1-0.2 mm/r. Kui kasutate seda tööriista töötlemiseks, saab tagada, et detaili välisringiga puutub kokku ainult üks tööriista otsapunkt, mis võib vähendada lõikejõudu ja lõikekuumust. Välisringi töötlemiseks kasutatavad tööriistad ja laastud on näidatud joonisel 5.
a) Välimine treitööriist
b) Laastud
Joonis 5 Välised treiriistad ja laastud
Jooniselt 5 on näha, et tekkinud laastud on tumedamat värvi ja pikema pikkusega, moodustades lokkis kuju. Selle põhjuseks on asjaolu, et pärast viimast kuumtöötlust paraneb oluliselt materjali tõmbetugevus ja töötlusprotsessi käigus tekib suur hulk lõikesoojust, mida pole lihtne laastude purustada.
Välisringi täppistöötlusel on lineaarkiirus {{0}}m/min, lõikesügavus 0.05-0.1mm ja ettenihkekiirus 0.{101} {5}},1 mm/r. Sellised töötlemisparameetrid võivad tagada, et täppispöörde välisringi pind on väga sile ja genereeritud kiibid on näidatud joonisel 6.
Joonis 6 Peentreimisega laastud
(2) Sisemiste aukude töötlemisel tuleb tähelepanu pöörata kolmele probleemile: esiteks peaks olema hea jahutus, piisav jahutusvedelik ja jahutusvedeliku kontsentratsioon; Teiseks on vaja tagada hea laastu eemaldamine ning vältida laastude pigistamise ja lõikamise tekkimist; Kolmas on tagada lõikeriistade hea jäikus.
Hea laastu eemaldamise saavutamiseks kasutatakse töötlemata töötlemisel sisemiste aukude puurimisel tavaliselt segmenteeritud puurimismeetodit, mis jagatakse mitmeks segmendiks vastavalt detaili sisemise ava kogupikkusele. Segmenteeritud puurimise käigus saab tekkinud laastud õigeaegselt tühjendada, vältides suure hulga laastude kogunemist sisemisse auku ja põhjustades tööriista kõrvalekaldumise. Puurimismeetod on näidatud joonisel 7. Sisemiste aukude puurimisel on vaja kasutada lööke summutavaid tööriistahoidjaid ja suure läbimõõduga tööriistu. Tööriista pikkus peab vastama detaili pikkusele ja tööriist peaks olema detailist veidi pikem. See võib maksimeerida tööriista jäikust, vältida vibratsiooni ja lõikamist ning muuta sisemise augu pind siledamaks. Aukude puurimiseks kasutatavad tööriistad on näidatud joonisel 8. Jämetöötlusel on lineaarkiirus 90~120m/min, lõikesügavus 0.2~{ {11}},5 mm ja etteandekiirus on 0,1–0,2 mm/r. Loodud kiibid on näidatud joonisel 9.
Joonis 7 Puurimismeetod
Joonis 8 Vibratsioonivastane noavarras
Joonis 9 Jämedalt puuritavad laastud
Puurimisel tekkivad laastud on pikemad kui auto välisringi omad, kuna nende lõikesügavus on väiksem kui auto välisringil, mistõttu on neid raskem murda ja need on lokkis. Täppispuurimise sisemiste aukude töötlemisparameetrid on sarnased täppispööramise välisringide omadega ning ka genereeritud laastud on põhimõtteliselt sarnased.
300M freesi töötlemine
Töötlemisprotsessi kavandamisel valitakse kogu töötlusprotsessi sujuvuse tagamiseks detailide lõplik kuju freesimine, erinevad on ka töötluse omadused, lõikeriistad ja valitud töötlusmeetodid.
(1) Töötlemisel kasutatakse tavaliselt masinakaardi tüüpi lõiketööriistu, millel on kõrge töötlemise efektiivsus ja madal hind. Standardsed terad võivad tagada töötlemata töötlemismõõtmete stabiilsuse. Selle materjali töötlemisel saab häid tulemusi saavutada Shante toodetud tööriistade valimisel. Tööriista mudel on R390-020A20-11M ja tera mudel on R390-11 T3 31M-KM, nagu on näidatud joonisel 10. Selle tööriista töötlemisel on lõikekiirus 100-150m/min, lõikesügavus 0,5 mm ja ettenihkekiirus 400-800mm/min. Liiga suure lõikesügavuse valimine võib põhjustada ebatavalisi kahjustusi, nagu tera purunemine. Pärast töötlemist on kiibid näidatud joonisel 11.
Joonis 10 Jämetöötlustööriistad ja terad
Joonis 11 Jämedalt freesitud laastud
(2) Kui väikese osa tunnusmõõt on väike, ei saa kasutada suurema läbimõõduga tööriistu. Tööriista eluea pikendamiseks ja detaili töötluskvaliteedi tagamiseks on vaja mõningaid töötlemisoskusi. 300M töötlemisel on väikeste objektide jaoks kõige parem kasutada kihilise freesimise asemel tsükloidfreesimist.
Tsükloidfreesimisel on palju eeliseid, nagu kõrge töötlemise efektiivsus, väike radiaalne lõikejõud, tundlikkus vibratsiooni suhtes ja väike kõrvalekalle sügavate soonte töötlemisel. Sellel on hea kiibi eemaldamise jõudlus ja see tekitab vähem soojust. Soovitatav on kasutada kõvade materjalide ja vibratsioonitundlike olekute töötlemiseks. Selle töötlemisrežiim on näidatud joonisel 12. Tsükloidfreesimisel võib lõikekiirus ulatuda 150-200m/min.
Joonis 12 Tsükloidne freesimine
(3) Täppistöötlemisel on hea jäikuse tagamiseks soovitatav valida lõikeriistad, mis on võimalikult lähedased töötlussuurusele, ning valida tuleks kaetud lõiketööriistad, nagu on näidatud joonisel 13. Tööriista lõikeserv peaks olema olema terav, et tekitatud pinnakaredus vastaks nõuetele, nagu on näidatud joonisel 14.
Joonis 13 Tsükloidne freesimine
Joonis 14 Pinnakvaliteet pärast täppistöötlust
Tänu 300M ülitugeva terase suurepärastele materjaliomadustele on selle kasutusala muutunud üha laiemaks, kuid samal ajal on see suurendanud ka töötlemise raskusi. Tootmisprotsessis on vaja valida konkreetsed lõikeriistad ja mõistlikud töötlemisparameetrid, et vältida detailide ümbertöötamist või vanarauamist. Tekkivate töötlemistehnoloogiate arenedes muudab see selliste materjalide töötlemise paratamatult suhteliselt lihtsaks ja lihtsaks, nõudes samas pidevat kokkuvõtete tegemist ja töötlemiskogemuse kogumist.
Lennunduskomponendid võivad töötada karmides keskkondades, seetõttu tuleks erilist tähelepanu pöörata toote kvaliteedile. Väiksemad vead mehaanilises töötlemises võivad negatiivselt mõjutada järgnevaid eriprotsesse. Selle võimaliku riski vältimiseks tuleb töötlemise ajal rangelt järgida kvaliteedikontrolli.
