Повышение производительности торцевого фрезерования титановых сплавов за счёт применения высокоскоростного резания

• Автор: Кирюшин, Денис Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.03.01, 05.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 204 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОЙ ОБРАБОТКИ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА

1.1 Область применения титана и его сплавов

1.2 Свойства титановых сплавов.

1.3 Причины низкой обрабатываемости резанием титановых сплавов

1.4 Высокоэффективные методы обработки резанием титановых сплавов

1.4.1 Обработка титановых сплавов резанием с вибрациями

1.4.2 Обработка титановых сплавов резанием с подогревом очага деформации.

1.5 Постановка задач исследования

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ СЛОЖНОНАПРЯЖННОГО СОСТОЯНИЯ В ЗОНЕ РЕЗАНИЯ ПРИ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ОБРАБОТКЕ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ
2.1 Определение длины контакта на передней поверхности инструмента со стружкой.
2.2 Закон распределения контактных нагрузок на поверхности режущего
инструмента
2.3 Выводы по главе
ГЛАВА 3. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ
3.1 Сравнительная оценка тепловой напряжнность процесса традиционной обработки титановых сплавов и метода ВСО.
3.2 Схематизация процесса и принятые допущения.
3.3 Балансовая задача при ВСО титановых сплавов
3.3.1 Учт прерывистости резания.
3.3.2 Влияние охлаждения СОТС на формирование температурных полей в зоне резания
3.3.3 Учт многолезвийной обработки.
3.4 Определение температурных полей в инструменте.
3.5 Выводы по главе.
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗНОСА РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ПРИ ВЫСОКОСКОРОСТНОМ ТОРЦЕВОМ ФРЕЗЕРОВАНИИ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ
4.1 Анализ особенностей хрупкого разрушения режущей части инструмента при ВСФ титановых сплавов.
4.2 Анализ особенностей пластического разрушения режущей части инструмента при ВСФ титановых сплавов.
4.3 Модель диффузионного износа инструмента при ВСФ сплавов на основе титана
4.4 Механизм абразивного износа инструмента при ВСФ сплавов на основе титана.
4.5 Выводы по главе
ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ И ИЗНОСА ИНСТРУМЕНТА ПРИ РЕЗАНИИ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
5.1 Определение коэффициента усадки стружки при высокоскоростном торцевом фрезеровании
5.2 Экспериментальная проверка выбранной тепловой модели процесса высокоскоростного торцевого фрезерования.
5.3 Экспериментальное исследование стойкости режущего инструмента при ВСО титановых сплавов
5.4 Выводы по главе
ГЛАВА 6. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ТОРЦЕВОГО ФРЕЗЕРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ
6.1 Технологические ограничения для процесса ВСО титановых сплавов
6.2 Определение оптимального решения.
6.3 Практические рекомендации по применению высокоскоростного торцевого
фрезерования титановых сплавов на производстве.
Заключение.
Список литературы


Современное машиностроение обширная отрасль промышленности, особенностью которой является разнообразие машин и механизмов, различных по конструкции, видам эксплуатационных нафузок, условиям работы и т. В связи с этим важной задачей является обработка материалов, обладающих определнными физическими, химическими и механическими свойствами. Одним из материалов, который требует специального подхода является титан и сплавы на его основе. Главнейшими достоинствами титановых сплавов являются высокая удельная прочность и теплостойкость при температуре до 0С, малые тепловые деформации изза низкого коэффициента теплового расширения, коррозионная стойкость на воздухе и в морской воде, эррозионнокавитационная стойкость и т. Данные свойства обуславливают вс более широкое применение титановых сплавов в различных отраслях промышленности при производстве деталей машино, приборо, самолте и энергостроения и т. Как известно титан обладает полиморфизмом и существует в двух аллотропических модификациях. Низкотемпературная модификация, называемая атитаном, имеет место при температуре ниже 2,5С и характеризуется гексагональной решткой с плотной упаковкой атомов и с параметрами а 2, 0, Л и с 4, 0, А при С. Высокотемпературная модификация, называемая 3титаном, существует при температурах выше 2,5С и имеет кубическую объемноцентрированную рештку с параметром а 3, 0, А при 0С. Так как по механическим и технологическим свойствам атитан и титановые сплавы с аструктурой отличаются от 3сплавов, то по характеру структуры все титановые сплавы делят на три фуппы. При содержании в сплаве нескольких 3стабилизирующих элементов их Кр суммируются. На Рис. Рис. В таблице 1. За основу классификации принято соотношение а и 3фаз в структуре сплава и особенности структурных превращений, происходящих при их термической обработке. Таблица 1. Группа сплавов Марка сплава Средний химический состав, мае. Группа сплавов Марка сплава Средний химический состав, мае. Сплавы с аструктурой. К асплавам относятся технический титан ВТ1, ВТ, а также сплавы ВТ5, ВТ. Сплавы характеризуются высокой термической стабильностью, более низкой пластичностью, чем а Р и рсплавы, и неспособностью к упрочнению при термической обработке. Их недостатком является низкая технологическая пластичность, а достоинством хорошая свариваемость и высокие механические свойства при криогенных температурах. Микроструктура асплавов, как и технического титана, может быть различной по виду, что связано с условиями горячей обработке. В качестве примера на Рис. ВТ5. Микрофотографии свидетельствуют о наличии разнообразия структурных форм лочная Рис. Рис. З б с очень крупными зрнами афазы и неоднородным строением. Рис. Псевдо асплавы. Псевдо асплавы, сохраняя достоинства асплавов, благодаря присутствию небольших количеств 3фазы до 5 имеют более высокую технологическую пластичность и хорошо обрабатываются давлением. Механические свойства некоторых российских и зарубежных титановых а и псевдо асплавов приведены в таблицах 1. Таблица 1. Т5 Т5Л Профиль. Т Т5А2,5п Листы, штамповки, поковки, прутки 0 Сварные силовые утлы, подвергающиеся длительным нагрузкам до 0С. Т Т0,8А1 0. ТЗВ . Т3,,ОА1 1,,5У Листы, поковки, баллоны, полособульбо вый профиль, трубы 0 0 7 7 5 7 6,5 Валы, . Таблица 1. Е Ов . Т5А. П Листы, ПОКОВКИ 0 . Сплавы со структурой ар. Двухфазные арсплавы характеризуются наилучшим сочетанием механических и технологических свойств. По структуре после закалки различают мартенситный и переходный классы аРсплавов. По наличию легирующих элементов и характеру упрочнения фаз арсплавы разделяют на две подгруппы, а именно сплавы, содержащие только переходные элементы, обладающие высокой растворимостью в рфазе и почти не растворяющиеся в атитане, и сплавы, содержащие, помимо переходных, непереходные элементы, стабилизирующие афазу. В сплавах с переходными легирующими элементами, вследствие их преимущественной растворимости в Ртитаие, упрочнена только эта фаза, а фаза оказывается не упрочннной, более мягкой. Так как афаза не упрочняется термической обработкой, то механические свойства таких ар сплавов при комнатной температуре зависят в основном от содержания и прочности рфазы.