Kako se legirani čelik ultra-visoke čvrstoće 300M prerađuje u stajni trap aviona?

Čelik ultra visoke čvrstoće 300M se sve više koristi zbog svojih odličnih svojstava materijala, ali ovaj materijal ima velike poteškoće u obradi. Proučavanjem tehnologije obrade grube i fine obrade ovog materijala, savladavanjem naučnih i razumnih parametara i metoda obrade, proizvod od ovog materijala može se stabilno proizvoditi. U međuvremenu, njegova tehnologija obrade se može referencirati i koristiti drugim sličnim materijalima, što ima promotivni značaj.
Vazduhoplovna industrija je opisana kao "cvijet moderne industrije", što je važan pokazatelj tehnologije, ekonomije, snage nacionalne odbrane i nivoa industrijalizacije zemlje. S jedne strane, to je temelj bezbjednosti nacionalne odbrane, a sa druge strane je i važan stub koji pokreće ekonomski razvoj zemlje. Kao nacionalno blago, avio-prerađivačka industrija kombinuje tipične karakteristike industrije visoke tehnologije i napredne proizvodne industrije, te je dobila veliku pažnju i prioritet u razvoju zemalja širom svijeta.

U strukturnom dizajnu naprednih aviona civilnog vazduhoplovstva u zemlji i inostranstvu, kako bi se ispunili zahtevi dugog veka trajanja, lakog održavanja i male težine aviona, struktura osnovnih delova razvija se u pravcu integracije, složenosti i tankih zidova. . Zbog toga se usvaja sve više integrisanih strukturnih dizajna i koriste se novi materijali za poboljšanje strukturne čvrstoće aviona.
Uz kontinuirani razvoj tehnologije materijala, tehnologije kovanja i tehnologije obrade, upotreba legiranog čelika ultra visoke čvrstoće za proizvodnju glavnih nosivih komponenti stajnog trapa za velike avione postala je neizbježan izbor. Trenutno, najšire korišteni materijali stajnih trapa u inostranstvu su legirani čelik ultra visoke čvrstoće, kao što je 35NCD16 iz Francuske, 30XCH-2A iz Rusije i 300M iz Sjedinjenih Država. Visoka čvrstoća materijala može učiniti stajni trap laganim, a smanjenje težine je oduvijek bio važan pokazatelj kojem se težilo u dizajnu stajnog trapa. Istovremeno, materijali bi trebali imati odlične sveobuhvatne performanse kako bi se osigurala pouzdanost rada stajnog trapa.

(1) Legirani čelik ultra visoke čvrstoće 300M s metalnim svojstvima važan je čelik srednjeg ugljika nikl krom molibden u američkoj zrakoplovnoj industriji, a njegov metalni sastav je prikazan u tabeli 1.

Tabela 1 Hemijski sastav materijala (maseni udio) (%)

U poređenju sa drugim metalima, hemijska, fizička i mehanička svojstva ovog metala imaju svoje karakteristike, koje se mogu sažeti na sledeći način:
① Ultra visoka čvrstoća. Čelik ultra visoke čvrstoće je vrsta čelika sa niskim sadržajem ugljika i legure. U poređenju sa nelegiranim čelikom, ima veću čvrstoću i inherentno je poznat kao niskolegirani čelik ultra visoke čvrstoće.
② Visoka granica tečenja. U poređenju sa nelegiranim čelikom, niskolegirani čelik ima višu granicu tečenja, pa se pod istim opterećenjem težina dijelova može smanjiti za 20% do 30%.
③ Dobra plastičnost i žilavost. Udio legirajućih elemenata u niskolegiranim čelicima je relativno nizak, a ima dobru plastičnost i žilavost.
④ Visoka otvrdljivost. Materijal legure sadrži elemente kao što su Ni, Cr, Mo, itd., što čini pothlađeni austenit čelika prilično stabilnim. Nakon gašenja zrakom mogu se dobiti martenzitne i beinitne strukture.

(2) Analiza performansi obrade materijala: Ovaj materijal generalno ima dva stanja termičke obrade, odnosno normalizacija+kaljenje i kaljenje+kaljenje. Odgovarajuća tvrdoća ova dva stanja prikazana je u tabeli 2.

Tu stanju 2 Tvrdoća materijala

Iz tabele 2 može se vidjeti da materijal ima dobru tvrdoću, a vrijednost vlačne čvrstoće je također vrlo visoka. Upravo iz tog razloga je veoma težak za obradu i spada u kategoriju teško obradivih materijala, uglavnom se manifestuje u sledećim aspektima:
① Velika sila rezanja. Zbog velike tvrdoće i čvrstoće materijala, velike atomske gustine i sile vezivanja, velike žilavosti loma i postojane plastičnosti, sila rezanja je velika tokom procesa rezanja, a fluktuacija sile rezanja je takođe relativno velika.
② Visoka temperatura rezanja. Tokom procesa rezanja, legure troše veliku količinu snage deformacije rezanja, stvaraju mnogo topline i koncentrišu veliku količinu topline rezanja u zoni rezanja, formirajući visoku temperaturu rezanja.
③ Postoji jaka tendencija kaljevanja. Legura ima karakteristike visoke plastičnosti i žilavosti, zajedno sa visokim koeficijentom ojačanja, što stvara ogromnu plastičnu deformaciju pod dejstvom sile rezanja i toplote rezanja, što rezultira radnim kaljenjem; Pod dejstvom toplote rezanja, materijal apsorbuje atome elemenata kao što su vodonik, kiseonik i azot u okolnom mediju da formira tvrdu i krhku površinu, što stvara velike poteškoće pri rezanju.
④ Prekomjerno trošenje alata. Prilikom rezanja, sila rezanja je velika, toplina rezanja je visoka, a direktno trenje između alata i strugotine je pojačano. Materijal alata je sličan materijalu radnog komada. Osim toga, prisutnost tvrdih točaka u materijalu i jak fenomen otvrdnjavanja čine alat sklonim habanju ljepila, difuzijskom trošenju, trošenju pri brušenju, pogodnom trošenju i trošenju žljebova tokom procesa rezanja, što uzrokuje da alat izgubi svoju sposobnost rezanja.
⑤ S čipovima je teško rukovati. Materijal ima visoku čvrstoću, plastičnost i žilavost, a strugotine koje nastaju tokom rezanja su omotane u trake, što ne samo da nije bezbedno već utiče i na nesmetan tok procesa rezanja i nije lako rukovati.
⑥ Deformacija rezanja je značajna. Tokom obrade legiranih materijala, temperatura rezanja je visoka, plastičnost je visoka, a termička deformacija je sklona nastajanju tokom obrade, što otežava osiguravanje nekih preciznih dimenzija i oblika.

Sichuan Huitai Special Metals Co., Ltd. je dugo vremena posvećen preradi čelika ultra-visoke čvrstoće 300M. Nivo vlačne čvrstoće ovog materijala dostiže 1900-2100MPa. Nakon kontinuiranog testiranja i rezanja, uz korištenje specifičnih alata za obradu, sažet je stabilan plan obrade kako bi se osigurala stabilna i efikasna proizvodnja proizvoda. Tehnologija obrade ovog materijala predstavljena je sa tri aspekta: gruba obrada, tokarska obrada i glodanje 300M. Među njima, struganje i glodanje 300M spadaju u kategoriju precizne obrade.

Gruba obrada od 300M se uglavnom odvija prije završne toplinske obrade. U ovom trenutku, materijal je u normaliziranom + temperiranom stanju, s maksimalnom vrijednošću tvrdoće od 31HRC. Tvrdoća je niska, ima određeni viskozitet i nije lako razbiti strugotine. Kako bi se smanjio dodatak rezanja za preciznu obradu, prilikom grube obrade se uklanja što je više moguće materijala.
(1) Uobičajeni alat za grubo struganje je WIDIA-in CNMP120408, kao što je prikazano na slici 1a, koji je pogodan za grubu obradu. Zbog mekoće sirovina, radi boljeg lomljenja strugotine i obezbeđivanja visoke efikasnosti obrade, njihovi parametri obrade su uglavnom veći. Njegova brzina rezanja je 175~200m/min, dubina rezanja je 1,5~2mm, a brzina pomaka je 0,2~0,4mm/r. Nakon obrade, generirana gvozdena strugotina je mala i lomljenje strugotine je dobro.

a) Alat za vanjsko struganje

b) Čips

Slika 1 Eksterni alati za struganje i strugotine

(2) Obrada dubokih rupa je metoda obrade brzog uklanjanja materijala koja se može odabrati između U-bušenja i obrade dubokih rupa, sa malim razlikama između ove dvije metode.
1) Za obradu koristite U-bušilicu. Zbog velike snage potrebne za korištenje U-bušilica i relativno velikog promjera obrađenih rupa, uglavnom se biraju horizontalni obradni centri. Kada koristite bušenje, brzina rezanja alata je između 40-60m/min, a količina rezanja jednog zuba alata je između 0.15-0.3mm. Pod ovim parametrima obrade, generisani čipovi će biti nešto tanji, ali se može postići i bolje stanje lomljenja strugotine. Slika 2 prikazuje obradu U-bušilice koja se koristi na horizontalnom obradnom centru i generirane strugotine.

a) U-bušilica

b) Čips
Slika 2 U-bušilica i strugotine

2) Obrada dubokog bušenja. Kada se za obradu koristi bušilica za duboke rupe, posebnu pažnju treba obratiti na način loma strugotine. Duge i tanke strugotine su posebno sklone blokiranju cijevi za rezanje alata za bušenje dubokih rupa, što uzrokuje da se strugotine ne mogu isprazniti. U općoj mašinskoj obradi, količina rezanja po zubu je 0.2-0.4 mm. Dok osiguravate dovoljnu snagu alata i opterećenje mašine, pokušajte kontrolirati količinu rezanja po zubu iznad 0.3mm. To će olakšati lomljenje željeznih strugotina i stvaranje idealnih strugotina. Alati za obradu i strugotine prikazani su na slici 3.

a) Alati za bušenje dubokih rupa

b) Strugotine pri reznoj količini od 0,3 mm po zubu
Slika 3 Alati i strugotine za duboko bušenje rupa

Tokarenje se općenito dijeli na vanjsko kružno okretanje i unutrašnje bušenje rupa. Poteškoća struganja je manja nego kod bušenja, a snaga alata tokom tokarenja je bolja od one pri bušenju, što olakšava uklanjanje strugotine, a hlađenje dovoljnim. Kako bi se osigurala kvaliteta obrade dijelova, općenito se dijeli na grubu i finu obradu.

Slika 4 Precizna obrada sečiva za okretanje

(1) Prilikom grube obrade vanjskog kruga sa vanjskim tokanjem, linearna brzina je 90-120m/min, dubina rezanja je 0.3-0.8 mm, a brzina posmaka je { {5}}.1-0.2 mm/r. Kada koristite ovaj alat za obradu, može se osigurati da postoji samo jedna točka vrha alata u kontaktu s vanjskim krugom dijela, što može smanjiti silu rezanja i toplinu rezanja. Alati i strugotine koji se koriste za obradu vanjskog kruga prikazani su na slici 5.

a) Alat za vanjsko struganje

b) Čips
Slika 5 Eksterni alati i strugotine

Sa slike 5 može se vidjeti da su generirani čipovi tamnije boje i duže dužine, formirajući kovrčavi oblik. To je zato što se nakon završne termičke obrade, vlačna čvrstoća materijala znatno poboljšava, a tokom procesa obrade stvara se velika količina topline rezanja, što nije lako razbiti strugotine.
Prilikom precizne obrade vanjskog kruga, linearna brzina je {{0}}m/min, dubina rezanja je 0.05-0.1mm, a brzina posmaka je 0.{101} {5}}.1 mm/r. Takvi parametri obrade mogu osigurati da je površina vanjskog kruga preciznog okretanja vrlo glatka, a generirani čipovi su prikazani na slici 6.

Slika 6. Fino struganje strugotine

(2) Postoje tri pitanja na koja treba obratiti pažnju prilikom obrade unutrašnjih rupa: prvo, trebalo bi da postoji dobro hlađenje, dovoljno rashladne tečnosti i treba osigurati koncentraciju rashladne tečnosti; Drugo, potrebno je osigurati dobro uklanjanje strugotine i izbjeći pojavu gnječenja i rezanja strugotine; Treće je osigurati da rezni alati imaju dobru krutost.
Kako bi se postiglo dobro odstranjivanje strugotine, gruba obrada obično usvaja metodu segmentiranog bušenja pri bušenju unutrašnjih rupa, koja se dijeli na nekoliko segmenata na osnovu ukupne dužine unutrašnje rupe dijela. Tokom segmentiranog bušenja, stvorena strugotina se može pravovremeno isprazniti, izbjegavajući nakupljanje velike količine strugotine u unutrašnjoj rupi i uzrokujući odstupanje alata. Metoda bušenja je prikazana na slici 7. Prilikom bušenja unutrašnjih rupa potrebno je koristiti držače alata koji amortizuju udarce i alate velikog prečnika. Dužina alata treba da odgovara dužini dela, a alat treba da bude nešto duži od dela. Ovo može maksimizirati krutost alata, izbjeći vibracije i sečenje i učiniti površinu unutrašnje rupe glatkijom. Alati koji se koriste za bušenje rupa prikazani su na slici 8. Tokom grube obrade, linearna brzina je 90~120m/min, dubina rezanja je 0.2~{ {11}}.5mm, a brzina pomaka je 0.1~0.2mm/r. Generisani čipovi su prikazani na slici 9.

Slika 7 Metoda bušenja

Slika 8 Antivibracioni nož

Slika 9 Grubo bušenje strugotine

Čipovi stvoreni bušenjem su duži od onih iz vanjskog kruga automobila jer je njihova dubina rezanja manja od one u vanjskom krugu automobila, što ih čini težim za lomljenje i kovrčavijim. Parametri obrade unutrašnjih rupa za precizno bušenje su slični onima kod preciznih tokarskih vanjskih krugova, a generirani čipovi su također u osnovi slični.

Prilikom projektovanja procesa obrade, kako bi se osigurala glatkoća cjelokupnog procesa obrade, odabire se završni oblik glodanja dijelova, a različite su karakteristike obrade, alati za sečenje i odabrani načini obrade.

(1) Gruba obrada generalno koristi alate za rezanje tipa mašine, koji imaju visoku efikasnost obrade i niske troškove. Standardne oštrice mogu osigurati stabilnost grubih dimenzija obrade. Prilikom obrade ovog materijala, odabirom alata koje proizvodi Shante, mogu se postići dobri rezultati. Model alata je R390-020A20-11M, a model sečiva je R390-11 T3 31M-KM, kao što je prikazano na slici 10. Kada koristite ovaj alat za mašinsku obradu, brzina rezanja je 100-150m/min, dubina rezanja je 0,5 mm, a brzina posmaka je 400-800 mm/min. Odabir prevelike dubine rezanja može uzrokovati nenormalna oštećenja kao što je lomljenje oštrice. Nakon obrade, čipovi su prikazani na slici 11.

Slika 10 Grubi alati za obradu i oštrice

Slika 11 Grubo glodanje strugotine

(2) Ako je veličina malog dijela mala, alati većeg promjera se ne mogu koristiti. Da bi se produžio vijek trajanja alata i osigurala kvaliteta obrade dijela, potrebne su određene vještine obrade. Prilikom obrade 300M, najbolje je koristiti cikloidno glodanje umjesto slojevitog glodanja za male objekte.

Cikloidno glodanje ima mnoge prednosti, kao što su visoka efikasnost obrade, mala radijalna sila rezanja, neosjetljivost na vibracije i mala odstupanja pri obradi dubokih žljebova. Ima dobre performanse uklanjanja strugotina i stvara manje topline. Preporučuje se za obradu tvrdih materijala i stanja osjetljivih na vibracije. Njegov način obrade je prikazan na slici 12. Kada se koristi cikloidno glodanje, brzina rezanja može doseći 150-200m/min.

Slika 12 Cikloidno glodanje

(3) Prilikom precizne obrade preporučljivo je odabrati rezne alate koji su što je moguće bliži obrađenoj veličini kako bi se osigurala dobra krutost, a obloženi rezni alati trebaju biti odabrani, kao što je prikazano na slici 13. Rezna ivica alata treba biti oštar, tako da proizvedena hrapavost površine može zadovoljiti zahtjeve, kao što je prikazano na slici 14.

Slika 13 Cikloidno glodanje

Slika 14 Kvalitet površine nakon precizne obrade

Zbog odličnih svojstava materijala čelika ultra-visoke čvrstoće 300M, opseg njegove primjene je postao sve širi, ali je u isto vrijeme i povećala poteškoću obrade. U procesu proizvodnje potrebno je odabrati specifične alate za rezanje i razumne parametre obrade kako bi se izbjegla prerada ili lomljenje dijelova. Sa razvojem novih tehnologija obrade, neminovno će učiniti obradu takvih materijala relativno jednostavnom i lakom, a istovremeno će zahtijevati kontinuirano sažimanje i akumulaciju iskustva obrade.
Komponente vazduhoplovstva mogu da rade u teškim okruženjima, pa posebnu pažnju treba obratiti na kvalitet proizvoda. Manji nedostaci u mehaničkoj obradi mogu imati štetne posljedice na naknadne posebne procese. Kako bi se izbjegao ovaj potencijalni rizik, kontrola kvaliteta mora se striktno provoditi tokom obrade.

Pošaljite RFQ