Hvordan behandles ultra-høystyrke legert stål 300M til flylandingsutstyr?

Ultra høyfast stål 300M blir i økende grad brukt på grunn av dets utmerkede materialegenskaper, men dette materialet har store bearbeidingsvansker. Ved å studere prosesseringsteknologien for grov og fin bearbeiding av dette materialet, mestre vitenskapelige og rimelige prosessparametere og metoder, kan produktet av dette materialet produseres stabilt. I mellomtiden kan prosesseringsteknologien refereres til og brukes av andre lignende materialer, noe som har salgsfremmende betydning.
Luftfartsindustrien beskrives som "blomsten av moderne industri", som er en viktig indikator på et lands teknologi, økonomi, nasjonale forsvarsstyrke og industrialiseringsnivå. På den ene siden er det grunnlaget for nasjonal forsvarssikkerhet, og på den andre siden er det også en viktig pilar som driver landets økonomiske utvikling. Som en nasjonal skatt kombinerer luftfartsindustrien de typiske egenskapene til høyteknologisk industri og avansert produksjonsindustri, og har fått høy oppmerksomhet og prioritert utvikling fra land rundt om i verden.

I den strukturelle designen av avanserte sivile luftfartsfly både innenlands og internasjonalt, for å møte kravene til lang levetid, enkelt vedlikehold og lette fly, utvikles strukturen til basisdelene mot integrasjon, kompleksitet og tynnvegger. . Derfor blir flere og mer integrerte strukturelle design tatt i bruk, og nye materialer blir brukt for å forbedre den strukturelle styrken til flyet.
Med den kontinuerlige utviklingen av materialteknologi, smiteknologi og prosesseringsteknologi, har bruken av ultrahøystyrkelegert stål for å produsere de viktigste bærende komponentene til store flylandingsutstyr blitt et uunngåelig valg. For tiden er de mest brukte landingsutstyrsmaterialene i utlandet ultra-høystyrkelegert stål, som 35NCD16 fra Frankrike, 30XCH-2A fra Russland og 300M fra USA. Høy materialstyrke kan gjøre landingsutstyr lette, og vektreduksjon har alltid vært en viktig indikator som følges i design av landingsutstyr. Samtidig bør materialer ha utmerket omfattende ytelse for å sikre påliteligheten til driften av landingsutstyret.

(1) Det 300M ultrahøystyrkelegerte stålet med metalliske egenskaper er et viktig nikkel-krommolybdenstål med middels karbon i den amerikanske luftfartsindustrien, og dets metalliske sammensetning er vist i tabell 1.

Tabell 1 Kjemisk sammensetning av materialer (massefraksjon) (%)

Sammenlignet med andre metaller har de kjemiske, fysiske og mekaniske egenskapene til dette metallet sine egne egenskaper, som kan oppsummeres som følger:
① Ultra høy styrke. Ultra høyfast stål er en type stål med lavt karbon og lavt legeringsinnhold. Sammenlignet med ikke-legert stål, har det høyere styrke og er iboende kjent som lavlegert ultra-høystyrkestål.
② Høy flytegrense. Sammenlignet med ikke-legert stål har lavlegert stål et høyere flytegrense, så under samme belastning kan vekten av delene reduseres med 20% til 30%.
③ God plastisitet og seighet. Andelen legeringselementer i lavlegert stål er relativt lav, og den har god plastisitet og seighet.
④ Høy herdbarhet. Legeringsmaterialet inneholder elementer som Ni, Cr, Mo osv., noe som gjør den underkjølte austenitten til stålet ganske stabil. Etter luftslukking kan martensitt- og bainittstrukturer oppnås.

(2) Materialbehandlingsytelsesanalyse: Dette materialet har generelt to varmebehandlingstilstander, nemlig normalisering+tempering og quenching+tempering. Den tilsvarende hardheten til disse to tilstandene er vist i tabell 2.

Tstand 2 Materialhardhet

Av tabell 2 kan man se at materialet har god hardhet, og strekkfasthetsverdien er også meget høy. Det er nettopp på grunn av dette at det er veldig vanskelig å maskinere og tilhører kategorien av vanskelig bearbeidede materialer, hovedsakelig manifestert i følgende aspekter:
① Høy skjærekraft. På grunn av materialers høye hardhet og styrke, høy atomtetthet og bindekraft, høy bruddseighet og vedvarende plastisitet, er skjærekraften stor under skjæreprosessen, og svingningen i skjærekraften er også relativt stor.
② Høy skjæretemperatur. Under skjæreprosessen bruker legeringer en stor mengde skjæredeformasjonskraft, genererer mye varme og konsentrerer en stor mengde skjærevarme i skjæresonen, og danner en høy skjæretemperatur.
③ Det er en sterk tendens til arbeidsherding. Legering har egenskapene til høy plastisitet og seighet, kombinert med en høy forsterkningskoeffisient, som genererer enorm plastisk deformasjon under påvirkning av skjærekraft og skjærevarme, noe som resulterer i arbeidsherding; Under påvirkning av skjærevarme absorberer materialet atomer av elementer som hydrogen, oksygen og nitrogen i det omkringliggende mediet for å danne en hard og sprø overflate, noe som gir store vanskeligheter med å kutte.
④ Overdreven verktøyslitasje. Ved skjæring er skjærekraften høy, skjærevarmen høy, og den direkte friksjonen mellom verktøyet og sponen forsterkes. Verktøymaterialet har en affinitet med arbeidsstykkematerialet. I tillegg gjør tilstedeværelsen av harde punkter i materialet og alvorlige arbeidsherdingsfenomener verktøyet utsatt for limslitasje, diffusjonsslitasje, slipeslitasje, praktisk slitasje og sporslitasje under skjæreprosessen, noe som fører til at verktøyet mister skjæreevnen.
⑤ Chips er vanskelige å håndtere. Materialet har høy styrke, plastisitet og seighet, og sponene som produseres under kutting er pakket inn i bånd, noe som ikke bare er usikkert, men også påvirker den jevne fremdriften av skjæreprosessen og er ikke lett å håndtere.
⑥ Kuttedeformasjon er betydelig. Under behandlingen av legeringsmaterialer er skjæretemperaturen høy, plastisiteten er høy, og termisk deformasjon er tilbøyelig til å oppstå under bearbeiding, noe som gjør det vanskelig å sikre noen nøyaktige dimensjoner og former.

Sichuan Huitai Special Metals Co., Ltd. har vært forpliktet til å behandle ultra-høystyrke stål 300M i lang tid. Strekkstyrkenivået til dette materialet når 1900-2100MPa. Etter kontinuerlig testing og kutting, ved bruk av spesifikke prosesseringsverktøy, er det oppsummert en stabil behandlingsplan for å sikre stabil og effektiv produksjon av produkter. Bearbeidingsteknologien til dette materialet introduseres fra tre aspekter: grovbearbeiding, dreiebearbeiding og fresebearbeiding på 300M. Blant dem hører dreiing og fresing av 300M til kategorien presisjonsmaskinering.

Grovbearbeidingen på 300M skjer vanligvis før den endelige varmebehandlingen. På dette tidspunktet er materialet i normalisert+temperert tilstand, med en maksimal hardhetsverdi på 31HRC. Hardheten er lav, har en viss viskositet, og er ikke lett å bryte flis. For å redusere skjæretillegget for presisjonsbearbeiding fjernes så mye materiale som mulig ved grovbearbeiding.
(1) Det vanligste verktøyet for grovsving er WIDIAs CNMP120408, som vist i figur 1a, som er egnet for grovbearbeiding. På grunn av mykheten til råvarene, for å bedre bryte chips og sikre høy prosesseringseffektivitet, er prosesseringsparametrene deres generelt større. Skjærehastigheten er 175 ~ 200 m/min, skjæredybden er 1,5 ~ 2 mm, og matehastigheten er 0,2 ~ 0,4 mm/r. Etter bearbeiding er de genererte jernsponene små og sponbruddet er bra.

a) Ytre dreieverktøy

b) Chips

Figur 1 Eksterne dreieverktøy og spon

(2) Dyphullsmaskinering er en bearbeidingsmetode for rask materialfjerning som kan velges fra U-boring og dyphullsmaskinering, med små forskjeller mellom de to metodene.
1) Bruk U-drill for maskinering. På grunn av den høye kraften som kreves for bruk av U-bor og den relativt store diameteren til de behandlede hullene, velges vanligvis horisontale maskineringssentre. Når du bruker boring, er skjærehastigheten til verktøyet mellom 40-60m/min, og skjæremengden med én tann er mellom 0.15-0,3 mm. Under disse prosesseringsparametrene vil de genererte brikkene være litt tynnere, men en bedre brikkebrytende tilstand kan også oppnås. Figur 2 viser U-bormaskinen brukt på et horisontalt maskineringssenter og de genererte sponene.

a) U-drill

b) Chips
Figur 2 U-bor og spon

2) Bearbeiding av dyphullsboring. Når du bruker en dyphullsbor for prosessering, bør spesiell oppmerksomhet rettes mot bruddmodusen til brikkene. Lange og tynne spon er spesielt utsatt for å blokkere skjærerøret til dyphullsboreverktøyet, noe som gjør at spon ikke kan slippes ut. Ved generell maskinering er skjæremengden per tann 0.2-0,4 mm. Mens du sikrer tilstrekkelig verktøystyrke og maskinbelastning, prøv å kontrollere skjæremengden per tann over 0,3 mm. Dette vil gjøre det lettere for jernspon å gå i stykker og produsere ideelle flis. Maskineringsverktøyene og sponene er vist i figur 3.

a) Dyphullsboreverktøy

b) Spon ved en skjæremengde på 0,3 mm per tann
Figur 3 Dyphullsboreverktøy og spon

Dreiing er generelt delt inn i ytre sirkeldreiing og indre hullboring. Vanskeligheten med å dreie er lavere enn ved boring, og verktøystyrken under dreiing er bedre enn ved boring, noe som gjør sponfjerning lettere og kjøling mer tilstrekkelig. For å sikre bearbeidingskvaliteten til deler, er den generelt delt inn i grov- og finbearbeiding.

Figur 4 Presisjonsbearbeiding av vendeblader

(1) Ved grovbearbeiding av den ytre sirkelen med ekstern dreiing er den lineære hastigheten 90-120m/min, skjæredybden er 0.3-0,8 mm, og matingshastigheten er { {5}}.1-0,2 mm/r. Ved bruk av dette verktøyet til maskinering kan det sikres at det kun er ett verktøyspisspunkt i kontakt med delens ytre sirkel, noe som kan redusere skjærekraft og skjærevarme. Verktøyene og sponene som brukes til å bearbeide den ytre sirkelen er vist i figur 5.

a) Ytre dreieverktøy

b) Chips
Figur 5 Eksterne dreieverktøy og spon

Fra figur 5 kan det sees at de genererte brikkene er mørkere i fargen og lengre i lengde, og danner en krøllete form. Dette er fordi etter den endelige varmebehandlingen er strekkstyrken til materialet sterkt forbedret, og det genereres en stor mengde skjærevarme under maskineringsprosessen, noe som ikke er lett å bryte spon.
Ved presisjonsbearbeiding av den ytre sirkelen er den lineære hastigheten {{0}}m/min, skjæredybden er 0.05-0.1 mm, og matingshastigheten er 0.{ {5}},1 mm/r. Slike prosesseringsparametere kan sikre at overflaten til den ytre sirkelen med presisjonsvending er veldig jevn, og de genererte brikkene er vist i figur 6.

Figur 6 Fine vendespon

(2) Det er tre forhold å være oppmerksom på når du bearbeider indre hull: For det første bør det være god kjøling, tilstrekkelig kjølevæske, og konsentrasjonen av kjølevæske bør sikres; For det andre er det nødvendig å sikre god sponfjerning og unngå forekomst av sponklemming og kutting; Den tredje er å sikre at skjæreverktøyene har god stivhet.
For å oppnå god sponfjerning, bruker grovbearbeiding vanligvis segmentert boremetode ved boring av indre hull, som er delt inn i flere segmenter basert på den totale lengden på det indre hullet til delen. Under segmentert boring kan de genererte sponene slippes ut i tide, slik at man unngår akkumulering av en stor mengde spon i det indre hullet og får verktøyet til å avvike. Boremetoden er vist i figur 7. Ved boring av indre hull er det nødvendig å bruke støtdempende verktøyholdere og verktøy med stor diameter. Lengden på verktøyet skal samsvare med lengden på delen, og verktøyet skal være litt lengre enn delen. Dette kan maksimere stivheten til verktøyet, unngå vibrasjoner og kutting, og gjøre overflaten til det indre hullet jevnere. Verktøyene som brukes til å bore hull er vist i figur 8. Under grovbearbeiding er den lineære hastigheten 90~120m/min, skjæredybden er 0.2~{ {11}},5 mm, og matehastigheten er 0,1~0,2 mm/r. De genererte brikkene er vist i figur 9.

Figur 7 Boremetode

Figur 8 Antivibrasjonsknivstang

Figur 9 Grove borespon

Spongene som genereres ved boring er lengre enn de fra den ytre sirkelen av bilen fordi deres skjæredybde er mindre enn den til den ytre sirkelen til bilen, noe som gjør dem vanskeligere å bryte og mer krøllete. Behandlingsparametrene for presisjonsboring av indre hull er lik de for presisjonsdreiende ytre sirkler, og de genererte brikkene er også i utgangspunktet like.

Ved utforming av maskineringsprosessen, for å sikre jevnheten til hele maskineringsprosessen, velges den endelige formfresingen av delene, og maskineringsfunksjonene, skjæreverktøyene og maskineringsmetodene som er valgt er også forskjellige.

(1) Grovbearbeiding bruker vanligvis skjæreverktøy av maskinkorttype, som har høy prosesseringseffektivitet og lave kostnader. Standardblader kan sikre stabiliteten til grove maskineringsdimensjoner. Ved bearbeiding av dette materialet kan valg av verktøy produsert av Shante oppnå gode resultater. Verktøymodellen er R390-020A20-11M, og bladmodellen er R390-11 T3 31M-KM, som vist i figur 10. Når du bruker dette verktøyet til maskinering, er skjærehastigheten 100-150m/min, skjæredybden er 0,5 mm, og matingshastigheten er 400-800mm/min. Hvis du velger en for stor skjæredybde, kan det føre til unormale skader som f.eks. knivbrudd på bladet. Etter behandling er brikkene vist i figur 11.

Figur 10 Grovbearbeidingsverktøy og kniver

Figur 11 Grovfresing av spon

(2) Hvis egenskapsstørrelsen til en liten del er liten, kan ikke verktøy med større diameter brukes. For å øke verktøyets levetid og sikre bearbeidingskvaliteten til delen, er det nødvendig med noen maskineringskompetanse. Når du behandler 300M, er det best å bruke cykloidal fresing i stedet for lagdelt fresing for små funksjoner.

Cycloidal fresing har mange fordeler, som høy maskineringseffektivitet, lav radiell skjærekraft, ufølsomhet for vibrasjoner og lite avvik ved bearbeiding av dype spor. Den har god sponfjerningsytelse og genererer mindre varme. Det anbefales å brukes til bearbeiding av harde materialer og vibrasjonsfølsomme tilstander. Behandlingsmodusen er vist i figur 12. Ved bruk av cykloidal fresing kan skjærehastigheten nå 150-200m/min.

Figur 12 Cycloidal fresing

(3) Ved presisjonsmaskinering er det tilrådelig å velge skjæreverktøy som er så nært bearbeidingsstørrelsen som mulig for å sikre god stivhet, og belagt skjæreverktøy bør velges, som vist i figur 13. Skjærekanten på verktøyet skal være skarpe, slik at overflateruheten som produseres kan oppfylle kravene, som vist i figur 14.

Figur 13 Cycloidal fresing

Figur 14 Overflatekvalitet etter presisjonsbearbeiding

På grunn av de utmerkede materialegenskapene til 300M ultra-høystyrkestål, har bruksområdet blitt stadig bredere, men samtidig har det også økt vanskeligheten med å bearbeide. I produksjonsprosessen er det nødvendig å velge spesifikke skjæreverktøy og rimelige prosessparametere for å unngå omarbeid eller skroting av deler. Med utviklingen av nye prosesseringsteknologier vil det uunngåelig gjøre behandlingen av slike materialer relativt enkel og enkel, samtidig som det krever kontinuerlig oppsummering og akkumulering av prosesseringserfaring.
Luftfartskomponenter kan fungere i tøffe miljøer, så spesiell oppmerksomhet bør rettes mot produktkvalitet. Mindre feil ved mekanisk bearbeiding kan ha uheldige effekter på etterfølgende spesialprosesser. For å unngå denne potensielle risikoen, må kvalitetskontrollen håndheves strengt under behandlingen.

Send forespørsel