فولاد با استحکام فوق العاده بالا 300M به دلیل خواص مواد عالی آن به طور فزاینده ای مورد استفاده قرار می گیرد، اما این ماده دارای مشکلات پردازش بالایی است. با مطالعه تکنولوژی فرآوری فرآوری خشن و ریز این ماده، تسلط بر پارامترها و روش های فرآوری علمی و منطقی، می توان محصول این ماده را به صورت پایدار تولید کرد. در همین حال، فناوری پردازش آن می تواند توسط سایر مواد مشابه ارجاع و استفاده شود که دارای اهمیت تبلیغاتی است.
صنعت هوانوردی به عنوان "گل صنعت مدرن" توصیف می شود که شاخص مهمی از فناوری، اقتصاد، قدرت دفاع ملی و سطح صنعتی شدن یک کشور است. از یک سو زیربنای امنیت دفاع ملی و از سوی دیگر رکن مهم پیش برنده توسعه اقتصادی کشور است. به عنوان یک گنجینه ملی، صنعت تولید هوانوردی ویژگی‌های معمولی صنعت با فناوری پیشرفته و صنعت ساخت پیشرفته را ترکیب می‌کند و مورد توجه و توسعه اولویت بالایی از سوی کشورهای سراسر جهان قرار گرفته است.
روند توسعه مواد برای قطعات هوانوردی
در طراحی ساختاری هواپیماهای پیشرفته هوانوردی غیرنظامی چه در داخل و چه در سطح بین المللی، به منظور برآورده کردن الزامات عمر طولانی، تعمیر و نگهداری آسان و وزن سبک هواپیما، ساختار قطعات پایه به سمت یکپارچگی، پیچیدگی و دیواره نازک در حال توسعه است. . بنابراین، طرح‌های ساختاری یکپارچه‌تر و بیشتر در حال اتخاذ هستند و از مواد جدید برای بهبود استحکام ساختاری هواپیما استفاده می‌شود.
با توسعه مداوم فناوری مواد، فناوری آهنگری و فناوری پردازش، استفاده از فولاد آلیاژی فوق‌العاده با استحکام برای ساخت اجزای باربر اصلی ارابه فرود هواپیماهای بزرگ به یک انتخاب اجتناب‌ناپذیر تبدیل شده است. در حال حاضر، پرکاربردترین مواد ارابه فرود در خارج از کشور فولاد آلیاژی فوق العاده با استحکام، مانند 35NCD16 از فرانسه، 30XCH-2A از روسیه، و 300M از ایالات متحده است. استحکام بالای مواد می تواند ارابه فرود را سبک وزن کند و کاهش وزن همیشه یک شاخص مهم در طراحی ارابه فرود بوده است. در عین حال، مواد باید عملکرد جامع عالی داشته باشند تا از قابلیت اطمینان عملیات ارابه فرود اطمینان حاصل شود.
300M خواص مواد
(1) فولاد آلیاژی 300M با خواص فلزی یک فولاد نیکل کروم مولیبدن با کربن متوسط در صنعت هوانوردی آمریکا است و ترکیب فلزی آن در جدول 1 نشان داده شده است.
جدول 1 ترکیب شیمیایی مواد (کسر جرمی) (%)
| C | سی | منگنز | P | S | Cr | مو | نی |
| 0.40-0.45 | 1.45-1.80 | 0.65-0.90 | 0.01 | 0.0015 حداکثر | 0.70-0.95 | 0.35-0.50 | 1.65-2.00 |
در مقایسه با سایر فلزات، خواص شیمیایی، فیزیکی و مکانیکی این فلز ویژگی های خاص خود را دارد که به طور خلاصه می توان به موارد زیر اشاره کرد:
① استحکام فوق العاده بالا. فولاد با استحکام فوق العاده یک نوع فولاد با کربن کم و آلیاژ کم است. در مقایسه با فولاد غیر آلیاژی، استحکام بالاتری دارد و ذاتاً به عنوان فولاد کم آلیاژ بسیار بالا شناخته می شود.
② قدرت تسلیم بالا. در مقایسه با فولاد غیر آلیاژی، فولاد کم آلیاژ دارای نقطه تسلیم بالاتری است، بنابراین تحت همان بار، وزن قطعات را می توان 20٪ تا 30٪ کاهش داد.
③ انعطاف پذیری و چقرمگی خوب. نسبت عناصر آلیاژی در فولاد کم آلیاژ نسبتا کم است و دارای انعطاف پذیری و چقرمگی خوبی است.
④ سختی پذیری بالا. مواد آلیاژی حاوی عناصری مانند Ni، Cr، Mo و غیره است که آستنیت سرد شده فولاد را کاملاً پایدار می کند. پس از کوئنچ هوا می توان ساختارهای مارتنزیت و بینیت را به دست آورد.
(2) تجزیه و تحلیل عملکرد پردازش مواد: این ماده به طور کلی دارای دو حالت عملیات حرارتی است، یعنی نرمال کردن + تمپر کردن و خاموش کردن + معتدل کردن. سختی متناظر این دو حالت در جدول 2 نشان داده شده است.
Tقادر 2 سختی مواد
| وضعیت | واحد سختی | ||
| Hv | HBS٪2fHBW | HRC | |
| عادی سازی + تلطیف | N/A | حداکثر 302 | حداکثر 31 |
| کوئنچ + معتدل | 590-630 | 555-590 | 52-55 |
از جدول 2 می توان دریافت که این ماده دارای سختی خوبی است و مقدار مقاومت کششی آن نیز بسیار بالا است. دقیقاً به همین دلیل است که ماشینکاری بسیار دشوار است و در دسته مواد سخت ماشینکاری قرار می گیرد که عمدتاً در جنبه های زیر ظاهر می شود:
① نیروی برش بالا. با توجه به سختی و استحکام بالای مواد، چگالی اتمی بالا و نیروی پیوند، چقرمگی شکست بالا و انعطاف پذیری پایدار، نیروی برش در طول فرآیند برش زیاد است و نوسان نیروی برش نیز نسبتاً زیاد است.
② دمای برش بالا. در طول فرآیند برش، آلیاژها مقدار زیادی از قدرت تغییر شکل برش را مصرف می کنند، گرمای زیادی تولید می کنند و مقدار زیادی گرمای برش را در منطقه برش متمرکز می کنند و دمای برش بالایی را تشکیل می دهند.
③ تمایل زیادی برای سخت شدن کار وجود دارد. آلیاژ دارای ویژگی های انعطاف پذیری و چقرمگی بالا، همراه با ضریب استحکام بالا است، که تغییر شکل پلاستیکی عظیمی را تحت عمل نیروی برش و حرارت برش ایجاد می کند و منجر به سخت شدن کار می شود. در اثر حرارت برشی، این ماده اتم‌های عناصری مانند هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن را در محیط اطراف جذب می‌کند تا سطحی سخت و شکننده را تشکیل دهد که برش را با مشکلات زیادی مواجه می‌کند.
④ سایش بیش از حد ابزار. هنگام برش، نیروی برش زیاد است، حرارت برش زیاد است و اصطکاک مستقیم بین ابزار و تراشه تشدید می شود. مواد ابزار قرابتی با مواد قطعه کار دارد. علاوه بر این، وجود نقاط سخت در مواد و پدیده سخت شدن شدید کار، ابزار را مستعد سایش چسب، سایش انتشار، سایش سنگ زنی، سایش راحت و سایش شیار در حین برش می کند و باعث می شود که ابزار توانایی برش خود را از دست بدهد.
⑤ تراشه ها سخت است. این ماده دارای استحکام، پلاستیسیته و چقرمگی بالایی است و تراشه های تولید شده در حین برش در نوارهایی پیچیده می شوند که نه تنها ایمن نیست بلکه بر پیشرفت صاف فرآیند برش تأثیر می گذارد و کار کردن با آن آسان نیست.
⑥ تغییر شکل برش قابل توجه است. در طول پردازش مواد آلیاژی، دمای برش بالا است، انعطاف پذیری بالا است، و تغییر شکل حرارتی در طول پردازش مستعد رخ دادن است، که اطمینان از برخی ابعاد و اشکال دقیق را دشوار می کند.
Sichuan Huitai Special Metals Co., Ltd. برای مدت طولانی متعهد به پردازش فولاد با استحکام فوق العاده بالا 300M بوده است. سطح مقاومت کششی این ماده به 1900-2100MPa می‌رسد. پس از آزمایش و برش مداوم، با استفاده از ابزارهای پردازش خاص، یک برنامه پردازش پایدار خلاصه شده است تا از تولید پایدار و کارآمد محصولات اطمینان حاصل شود. فن آوری پردازش این ماده از سه جنبه معرفی می شود: ماشینکاری خشن، ماشینکاری تراشکاری و ماشینکاری فرز 300M. در این میان، تراشکاری و فرز 300M در رده ماشینکاری دقیق قرار دارد.
300M ماشینکاری خشن
ماشینکاری خشن 300M معمولاً قبل از عملیات حرارتی نهایی انجام می شود. در این زمان، مواد در حالت نرمال شده + تمپر شده با حداکثر مقدار سختی 31HRC است. سختی کم است، ویسکوزیته مشخصی دارد و شکستن تراشه ها آسان نیست. به منظور کاهش میزان برش برای ماشینکاری دقیق، تا حد امکان مواد در حین ماشینکاری خشن حذف می شود.
(1) همانطور که در شکل 1a نشان داده شده است، همانطور که در شکل 1a نشان داده شده است، WIDIA CNMP1204{10}}8 است که معمولاً برای تراشکاری خشن استفاده می شود، که برای ماشینکاری خشن مناسب است. به دلیل نرمی مواد خام، به منظور شکستن بهتر تراشه ها و اطمینان از راندمان پردازش بالا، پارامترهای پردازش آنها به طور کلی بزرگتر است. سرعت برش آن 175 ~ 200 متر در دقیقه، عمق برش 1.5 ~ 2 میلی متر و نرخ تغذیه 0.2 ~ 0.4 میلی متر در دقیقه است. پس از پردازش، براده های آهن تولید شده کوچک هستند و شکستگی تراشه خوب است.
الف) ابزار تراش بیرونی
ب) چیپس
شکل 1 ابزارها و تراشه های تراش خارجی
(2) ماشینکاری سوراخ عمیق یک روش ماشینکاری حذف سریع مواد است که می تواند از ماشین کاری U-حفاری و سوراخ عمیق انتخاب شود، با تفاوت های جزئی بین این دو روش.
1) از U-drill برای ماشین کاری استفاده کنید. با توجه به توان بالای مورد نیاز برای استفاده از مته های U و قطر نسبتاً بزرگ سوراخ های پردازش شده، معمولاً مراکز ماشین کاری افقی انتخاب می شوند. هنگام استفاده از مته، سرعت برش ابزار بین 40-60m/min و مقدار برش تک دندانه ابزار بین 0 است.15-0.3mm. تحت این پارامترهای پردازشی، تراشه‌های تولید شده کمی نازک‌تر خواهند بود، اما می‌توان به حالت شکستن تراشه بهتری نیز دست یافت. شکل 2 ماشینکاری U-drill مورد استفاده در مرکز ماشینکاری افقی و تراشه های تولید شده را نشان می دهد.
الف) U-drill
ب) چیپس
شکل 2 U-دریل و تراشه
2) پردازش حفاری سوراخ عمیق. هنگام استفاده از مته سوراخ عمیق برای پردازش، باید به حالت شکستگی تراشه ها توجه ویژه ای شود. براده های بلند و نازک به ویژه مستعد مسدود کردن لوله برش ابزار مته سوراخ عمیق هستند که باعث می شود تراشه ها تخلیه نشوند. در ماشینکاری عمومی، مقدار برش برای هر دندان 0 است.2-0.4 میلی متر. در حالی که از استحکام ابزار و بار دستگاه کافی اطمینان دارید، سعی کنید میزان برش را برای هر دندان بالاتر از 0.3 میلی متر کنترل کنید. این باعث می شود که تراشه های آهن راحت تر شکسته شوند و تراشه های ایده آل تولید کنند. ابزار و تراشه های ماشینکاری در شکل 3 نشان داده شده است.
الف) ابزار حفاری سوراخ عمیق
ب) تراشه با مقدار برش 0.3 میلی متر در هر دندان
شکل 3 ابزار و تراشه های حفاری سوراخ عمیق
تراشکاری 300 متر
چرخش به طور کلی به چرخش دایره بیرونی و حفره سوراخ داخلی تقسیم می شود. سختی تراش کمتر از حفاری است و استحکام ابزار در حین تراش بهتر از حفاری است و باعث می شود براده برداری آسان تر و خنک شدن کافی بیشتر شود. به منظور اطمینان از کیفیت ماشینکاری قطعات، به طور کلی به ماشینکاری خشن و ریز تقسیم می شود.
شکل 4 ماشینکاری دقیق تیغه های تراشکاری
(1) هنگام ماشینکاری ناهموار دایره بیرونی با چرخش خارجی، سرعت خطی 90-120m/min، عمق برش 0 است.3-0.8mm، و نرخ تغذیه 90-120 است. {5}}.1-0.2mm/r. هنگام استفاده از این ابزار برای ماشینکاری، می توان اطمینان حاصل کرد که تنها یک نقطه نوک ابزار در تماس با دایره بیرونی قطعه است که می تواند نیروی برش و حرارت برش را کاهش دهد. ابزار و تراشه های مورد استفاده برای ماشینکاری دایره بیرونی در شکل 5 نشان داده شده است.
الف) ابزار تراش بیرونی
ب) چیپس
شکل 5 ابزارها و تراشه های تراش خارجی
از شکل 5 می توان دید که تراشه های تولید شده رنگ تیره تر و طول بیشتری دارند و شکل مجعدی را تشکیل می دهند. این به این دلیل است که پس از عملیات حرارتی نهایی، استحکام کششی مواد بسیار بهبود می یابد و مقدار زیادی گرمای برش در طول فرآیند ماشینکاری تولید می شود که شکستن تراشه ها آسان نیست.
هنگام ماشینکاری دقیق دایره بیرونی، سرعت خطی {{0}}m/min، عمق برش 0 است.05-0.1 میلی‌متر و نرخ تغذیه 0 است.{ {5}}.1mm/r. چنین پارامترهای پردازشی می توانند تضمین کنند که سطح دایره بیرونی چرخش دقیق بسیار صاف است و تراشه های تولید شده در شکل 6 نشان داده شده است.
شکل 6 تراشه های تراشکاری خوب
(2) هنگام ماشینکاری سوراخ های داخلی باید به سه موضوع توجه کرد: اول، خنک کننده خوب، خنک کننده کافی و غلظت مایع خنک کننده باید تضمین شود. ثانیا، لازم است از برداشتن تراشه خوب اطمینان حاصل شود و از وقوع فشردن و برش تراشه جلوگیری شود. سوم این است که اطمینان حاصل شود که ابزارهای برش استحکام خوبی دارند.
برای دستیابی به براده برداری خوب، ماشینکاری خشن معمولاً هنگام سوراخ کردن سوراخ های داخلی از روش حفاری قطعه بندی شده استفاده می کند که بر اساس طول کل سوراخ داخلی قطعه به چندین بخش تقسیم می شود. در حین حفاری قطعه بندی شده، تراشه های تولید شده را می توان به موقع تخلیه کرد و از تجمع مقدار زیادی تراشه در سوراخ داخلی جلوگیری کرد و باعث انحراف ابزار می شود. روش حفاری در شکل 7 نشان داده شده است. هنگام سوراخ کردن سوراخ های داخلی، لازم است از نگهدارنده ابزار ضربه گیر و ابزارهایی با قطر بزرگ استفاده شود. طول ابزار باید با طول قطعه مطابقت داشته باشد و ابزار باید کمی بیشتر از قطعه باشد. این می تواند استحکام ابزار را به حداکثر برساند، از لرزش و برش جلوگیری کند و سطح سوراخ داخلی را صاف تر کند. ابزارهای مورد استفاده برای سوراخ کاری در شکل 8 نشان داده شده است. در حین ماشینکاری ناهموار، سرعت خطی 90~120m/min، عمق برش 0 است.2~{ {11}}.5 میلی متر، و نرخ تغذیه 0.1 تا 0.2 میلی متر در ساعت است. تراشه های تولید شده در شکل 9 نشان داده شده است.
شکل 7 روش خسته کننده
شکل 8 میله چاقوی ضد لرزش
شکل 9 تراشه های حفاری خشن
تراشه های تولید شده توسط حفاری طولانی تر از تراشه های دایره بیرونی ماشین هستند زیرا عمق برش آنها از دایره بیرونی ماشین کمتر است و شکستن آنها را دشوارتر و فرفری تر می کند. پارامترهای پردازش سوراخ های داخلی حفاری دقیق مشابه پارامترهای چرخش دقیق دایره های بیرونی است و تراشه های تولید شده نیز اساسا مشابه هستند.
پردازش فرز 300M
هنگام طراحی فرآیند ماشینکاری، برای اطمینان از صاف بودن کل فرآیند ماشینکاری، فرز شکل نهایی قطعات انتخاب می شود و ویژگی های ماشینکاری، ابزار برش و روش های ماشینکاری انتخاب شده نیز متفاوت است.
(1) ماشینکاری خشن به طور کلی از ابزارهای برش نوع کارت ماشین استفاده می کند که دارای راندمان پردازش بالا و هزینه کم هستند. تیغه های استاندارد می توانند ثبات ابعاد ماشینکاری خشن را تضمین کنند. هنگام پردازش این ماده، انتخاب ابزار تولید شده توسط Shante می تواند به نتایج خوبی دست یابد. مدل ابزار R390-020A20-11M، و مدل تیغه R390-11 T3 31M-KM است، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است0. هنگام استفاده از این ابزار برای ماشینکاری، سرعت برش 100-150 متر در دقیقه، عمق برش 0.5 میلی‌متر و نرخ تغذیه 400-800 میلی‌متر در دقیقه است. انتخاب یک عمق برش خیلی زیاد می تواند باعث آسیب غیر طبیعی مانند شکستن تیغه به تیغه شود. پس از پردازش، تراشه ها در شکل 11 نشان داده شده اند.
شکل 10 ابزار و تیغه های ماشینکاری ناهموار
شکل 11 تراشه های فرز خشن
(2) اگر اندازه ویژگی یک قطعه کوچک کوچک باشد، نمی توان از ابزارهای قطر بزرگتر استفاده کرد. به منظور افزایش طول عمر ابزار و اطمینان از کیفیت ماشینکاری قطعه، مهارت های ماشینکاری مورد نیاز است. هنگام پردازش 300M، بهتر است از فرز سیکلوئیدی به جای آسیاب لایه ای برای ویژگی های کوچک استفاده کنید.
فرز سیکلوئیدی مزایای زیادی دارد، مانند راندمان ماشینکاری بالا، نیروی برش شعاعی کم، عدم حساسیت به لرزش و انحراف کوچک در هنگام ماشینکاری شیارهای عمیق. عملکرد حذف تراشه خوبی دارد و گرمای کمتری تولید می کند. توصیه می شود برای پردازش مواد سخت و حالت های حساس به لرزش استفاده شود. حالت پردازش آن در شکل 12 نشان داده شده است. هنگام استفاده از فرز سیکلوئیدی، سرعت برش می تواند به 150-200 متر در دقیقه برسد.
شکل 12 آسیاب سیکلوئیدی
(3) هنگام ماشینکاری دقیق، توصیه می شود ابزارهای برشی را انتخاب کنید که تا حد امکان به اندازه ماشینکاری نزدیک باشند تا از استحکام خوب اطمینان حاصل شود، و ابزارهای برش پوشش داده شده باید انتخاب شوند، همانطور که در شکل 13 نشان داده شده است. لبه برش ابزار باید تیز باشد، به طوری که زبری سطح تولید شده بتواند مطابق با شکل 14 مطابقت داشته باشد.
شکل 13 آسیاب سیکلوئیدی
شکل 14 کیفیت سطح پس از ماشینکاری دقیق
با توجه به خواص مواد عالی 300M فولاد با مقاومت فوق العاده بالا، دامنه کاربرد آن به طور فزاینده ای گسترده شده است، اما در عین حال، دشواری پردازش را نیز افزایش داده است. در فرآیند تولید، لازم است ابزارهای برش خاص و پارامترهای پردازش معقول را انتخاب کنید تا از دوباره کاری یا اسقاط قطعات جلوگیری شود. با توسعه فناوری های نوظهور پردازش، به ناچار پردازش چنین موادی را نسبتاً ساده و آسان می کند، در حالی که مستلزم جمع بندی مداوم و انباشت تجربه پردازش است.
قطعات هوانوردی می توانند در محیط های سخت کار کنند، بنابراین باید به کیفیت محصول توجه ویژه ای شود. نقص های جزئی در پردازش مکانیکی می تواند اثرات نامطلوبی بر فرآیندهای ویژه بعدی داشته باشد. برای جلوگیری از این خطر احتمالی، کنترل کیفیت باید به شدت در طول پردازش اعمال شود.
