Progrés de la investigació sobre les rebaves a la sortida de la perforació d'aliatges de titani
1. Introducció
Amb el ràpid desenvolupament de camps clau com ara dispositius mèdics, aeroespacial, topografia marina i indústries petroquímiques a la Xina, hi ha una demanda creixent de rendiment del material dels components relacionats. Els aliatges de titani s'han convertit gradualment en "metalls estratègics" importants en el camp d'aplicacions de materials a causa de les seves excel·lents propietats, com ara pes lleuger, alta resistència, resistència a la corrosió i tenacitat a la fractura. Els aliatges de titani s'utilitzen àmpliament en àrees crítiques com ara motors d'avions i components del fuselatge.
En el muntatge i la subjecció de peces d'aliatge de titani, el trepat i el fresat són processos essencials, amb la perforació ocupant una part important de l'obra. Tanmateix, durant el procés de perforació, a causa de les grans forces axials i les altes temperatures, sovint es formen rebaves de diferents formes i altures a la sortida del forat, cosa que afecta directament la qualitat del muntatge i el rendiment del servei. Els estudis mostren que el procés d'eliminació de rebaves augmenta significativament el cost de processament dels aliatges de titani. Per tant, la investigació del mecanisme de formació de rebaves durant la perforació d'aliatge de titani i l'exploració dels mètodes de control són de gran importància pràctica.
Aquest article revisa els tipus, els mecanismes de formació i les estratègies de control de les rebaves a la sortida de la perforació d'aliatge de titani, proporcionant una referència per a investigacions relacionades.
2. Tipus de rebaves a la sortida de la perforació d'aliatge de titani
Durant la perforació d'aliatge de titani, l'eina interacciona amb la peça de treball per produir forces de tall, provocant la deformació plàstica, la flexió i el trencament del material. S'elimina part del material, mentre que la part restant forma rebaves a la sortida del forat. La forma i la mida de les rebaves de sortida varien, influenciades pels paràmetres de tall i la geometria de l'eina. L'anàlisi dels tipus de rebaves ajuda a estudiar més els seus mecanismes de formació.
Els estudis han demostrat que les rebaves formades durant la perforació d'aliatge de titani es poden classificar en els següents tipus:
Rebaves uniformes: Rebaves que es formen uniformement al voltant de la sortida.
Rebaves uniformes amb tapa de perforació: Rebaves amb material residual formant una forma relativament uniforme.
Corona-com les rebaves: Rebaves amb forma-de corona o irregular.
Diversos investigadors han descobert mitjançant experiments i simulacions que factors com la rigidesa de la peça, el material de l'eina i els paràmetres de tall influeixen significativament en la morfologia de les rebaves. Tot i que no hi ha una norma de classificació unificada, els tipus principals de rebaves són els tres esmentats anteriorment.
3. Mecanismes de formació de rebaves a la sortida de la perforació d'aliatge de titani
Durant el procés de perforació d'aliatges de titani, la formació de rebaves està estretament relacionada amb la deformació plàstica del material i el tall de l'eina. La investigació ha demostrat que la formació de rebaves a la sortida de la perforació es pot dividir en diverses etapes, influenciades principalment per les forces de tall, les temperatures i la geometria de l'eina.
El procés de formació de rebaves normalment inclou els següents passos:
Durant el tall, el material de la part inferior del forat pateix una deformació plàstica.
El material residual és empès cap a la sortida del forat per la broca.
Quan el material supera la vora de sortida del forat, comença a estirar-se i a fracturar-se, i finalment formant rebaves.
A més, mitjançant simulacions d'elements finits, s'ha trobat que l'angle geomètric de l'eina, els paràmetres de tall i la temperatura de tall tenen un impacte significatiu en la formació de rebaves. Els diferents paràmetres de tall i estructures d'eines poden provocar la formació de diversos tipus de rebaves. Per exemple, les baixes velocitats d'avanç i les altes velocitats del cargol generalment produeixen rebaves uniformes, mentre que les altes velocitats d'avanç poden donar lloc a rebaves-com les corones.
4. Estratègies de control de les rebaves a la sortida de la perforació d'aliatges de titani
Per abordar la formació de rebaves en la perforació d'aliatges de titani, els investigadors han proposat diverses estratègies de control, que inclouen principalment l'optimització dels paràmetres de tall, el disseny d'eines i els processos de mecanitzat.
4.1 Optimització dels paràmetres de tall
La selecció dels paràmetres de tall adequats pot ajudar a reduir les forces axials i les temperatures de tall, minimitzant així la formació de rebaves. Els estudis han demostrat que l'optimització de la velocitat del cargol, les velocitats d'alimentació i altres paràmetres de tall poden reduir eficaçment l'alçada de la rebaba. Per exemple, velocitats més altes del cargol i velocitats d'alimentació més baixes sovint donen lloc a rebaves més petites.
4.2 Optimització de l'estructura de l'eina
El disseny de l'eina té un impacte significatiu en la formació de rebaves. Factors com l'angle de rastell de l'eina, la longitud de la vora de tall i el material de l'eina influeixen en la formació de rebaves. Mitjançant l'optimització de la geometria de l'eina i la selecció de materials adequats, es poden reduir de manera efectiva la mida i l'alçada de la rebaba. Per exemple, utilitzar un trepant espiral en lloc d'un trepant giratori pot reduir significativament la mida de la rebava a la sortida.
4.3 Optimització dels processos de mecanitzat
Els processos de perforació tradicionals solen conduir a la formació de rebaves. Els investigadors han explorat nous mètodes de mecanitzat com ara la perforació assistida per ultrasons-, ultrasònic rotatiu- assistit i la perforació criogènica, que han mostrat bons resultats. La perforació assistida per ultrasons- pot reduir les temperatures durant el procés de mecanitzat, reduint la ductilitat del material i controlant eficaçment la mida de la rebava. A més, s'ha demostrat que la perforació assistida per ultrasons-rotativa i el mecanitzat per refrigeració criogènica redueixen significativament l'alçada de la rebava.
5. Conclusió
Els aliatges de titani tenen un paper crucial en diversos camps d'aplicació-de gamma alta a causa del seu excel·lent rendiment. Tanmateix, controlar les rebaves durant la perforació d'aliatge de titani continua sent un repte. Les investigacions existents mostren que optimitzant els paràmetres de tall, l'estructura de l'eina i els processos de mecanitzat, la mida de la rebaba es pot reduir significativament, millorant l'eficiència del mecanitzat. La investigació futura hauria d'explorar encara més els mecanismes de formació de rebaves, desenvolupar noves eines i tecnologies de mecanitzat i abordar els reptes del mecanitzat d'aliatges de titani.
