Uno studio sul processo di lavorazione di precisione per piastre di copertura per cavità con pareti sottili da 2-mm-di spessore sottile-realizzate in lega di titanio GR5 - Blog

Lega di titanio GR5possiede proprietà eccezionali come elevata resistenza specifica, forte resistenza alla corrosione e buona stabilità termica ed è ampiamente utilizzato in componenti critici per apparecchiature aerospaziali, macchinari di precisione e strutture di involucri-di fascia alta. Tuttavia, le leghe di titanio hanno una bassa conduttività termica, una scarsa lavorabilità e un notevole incrudimento, il che li rende generalmente materiali difficili da-lavorare-. In particolare, le strutture con cavità a pareti sottili,-ultra-di 2-mm-di spessore,-con pareti sottili-che hanno una bassa rigidità e richiedono un'elevata uniformità dello spessore delle pareti, sono altamente soggette a problemi di lavorazione come vibrazioni da taglio, deformazione da stress, deviazioni dimensionali e perdita di planarità durante il processo di lavorazione. Questi problemi limitano fortemente la precisione delle parti finite e le prestazioni di tenuta degli assemblaggi.
Questo articolo prende come oggetto di ricerca una piastra di copertura della cavità a forma di arco-con pareti sottili-di 2-mm, realizzata in lega di titanio GR5. Integrando le caratteristiche strutturali della parte con le effettive condizioni di lavorazione, analizza sistematicamente le sfide della lavorazione di cavità a pareti sottili-e ottimizza il processo di lavorazione, la selezione degli utensili, i metodi di bloccaggio e le tecniche di finitura, creando così una soluzione di lavorazione stabile, efficiente e di alta-precisione per parti in titanio a pareti sottili.

I. Struttura della parte e requisiti tecnici
La parte da lavorare in questo progetto è una piastra di copertura della cavità a pareti sottili-con un'ampia superficie curva. La cavità principale ha uno spessore di parete uniforme di soli 2 mm, mentre le spalle di collegamento su entrambe le estremità sono ispessite fino a 6 mm. La struttura complessiva è costituita da una cavità chiusa con superficie curva. Utilizzata come piastra di copertura sigillante per un involucro, questa parte richiede una rigorosa precisione di assemblaggio: la planarità della superficie di accoppiamento deve essere inferiore o uguale a 0,1 mm e la superficie della cavità deve essere liscia e continua, priva di segni di vibrazione, irregolarità, bordi crollati o difetti di deformazione. Deve soddisfare i requisiti di tenuta complessiva dell'apparecchiatura e di stabilità operativa a lungo termine. Le sue caratteristiche strutturali-pareti sottili, ampie superfici curve, bassa rigidità e alta precisione-rendono questa parte una tipica sfida nella lavorazione di precisione delle leghe di titanio.

II. Analisi delle sfide di lavorazione
1. Flutter di taglio: la lega di titanio GR5 ha temperature di taglio elevate e scarsa conduttività termica, facendo sì che il calore di taglio si concentri sulla superficie di contatto tra il tagliente e il pezzo in lavorazione, il che porta facilmente a vibrazioni di taglio ad alta-frequenza. Le aree con pareti sottili-hanno una rigidità estremamente bassa, con conseguente significativa amplificazione delle vibrazioni. Ciò spesso provoca increspature, segni di utensili e modelli di vibrazione sulla superficie lavorata, influenzando direttamente la finitura superficiale e l'accuratezza dimensionale delle superfici curve.
2. Sfide relative alla deformazione della parete-sottile: con uno spessore della parete ultrasottile-di 2 mm, la parte ha una scarsa resistenza alla deformazione. Tolleranze di sgrossatura irregolari, tensioni residue concentrate e forze di bloccaggio irregolari possono portare al collasso della cavità, alla deviazione dello spessore della parete e alla deformazione della superficie. I processi di lavorazione convenzionali sono altamente soggetti a problemi in cui la parte supera l'ispezione durante la lavorazione ma si deforma durante lo sbloccaggio, con conseguente ritorno elastico che supera i limiti di tolleranza.
3. Difficoltà nel controllo della planarità: le superfici di montaggio sigillate richiedono un allineamento ad alta-precisione. L'accumulo di sollecitazioni derivanti da più operazioni di fresatura può facilmente causare rigonfiamenti, ammaccature o inclinazioni della superficie, rendendo difficile mantenere costantemente una tolleranza di planarità di 0,1 mm.

III. Ottimizzazione del processo di lavorazione complessivo
Tenendo conto delle caratteristiche strutturali della parte, viene adottato un approccio di processo integrato che prevede la lavorazione dei contorni esterni prima delle cavità, l'esecuzione della lavorazione di sgrossatura prima della lavorazione di finitura, l'intervallo di fasi di distensione e l'esecuzione di passaggi multipli di lavorazione fine con una rimozione minima di materiale. Il flusso complessivo del processo è il seguente: pretrattamento del pezzo grezzo → lavorazione di sgrossatura e finitura dei contorni esterni → formazione di fori di montaggio → fresatura di sgrossatura e finitura di cavità convesse → trattamento di distensione → scanalatura di sgrossatura e finitura di cavità concave → fresatura di finitura delle superfici di montaggio → rettifica e lappatura di precisione per sagomatura → ispezione di precisione.

Conclusione
Affrontando le sfide del settore associate alla lavorazione di piastre di copertura di cavità a pareti sottili e ultrasottili da 2-mm-in lega di titanio GR5-vale a dire, vibrazioni pronunciate, deformazione significativa e difficoltà nel mantenere l'accuratezza dimensionale-questo documento ha risolto efficacemente problemi quali segni di lavorazione, collasso, ritorno elastico e planarità fuori-tolleranza nelle parti in titanio a pareti sottili- ottimizzando il sistema di utensili, adattando le strategie di taglio, incorporando processi di distensione, personalizzando le soluzioni di posizionamento delle attrezzature e adottando un processo di modellatura di precisione del composito.
La pratica del processo ha dimostrato che una sequenza ragionevole del processo, il bloccaggio rigido, la rimozione del materiale stratificato, la distensione e la micro-finitura sono gli elementi fondamentali per la lavorazione ad alta-precisione di leghe di titanio-a pareti sottili. Questo schema di processo presenta elevata stabilità e un elevato tasso di rendimento, fornendo un riferimento affidabile per la lavorazione di precisione di parti simili in lega di titanio a pareti sottili-utilizzate nelle cavità aerospaziali e nelle strutture di tenuta.

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