Технология обработки и стратегии оптимизации резьб трубных соединений из титановых сплавов

Титановые сплавы широко используются в-высокотехнологичных отраслях промышленности, таких как авиация и аэрокосмическая промышленность, благодаря своим уникальным физическим и химическим свойствам. Однако плохая теплопроводность, высокая химическая активность и малый коэффициент деформации титановых сплавов приводят к таким проблемам, как быстрый износ инструмента, большая деформация обработки и затрудненное удаление стружки во время обработки резьбы. Качество и эффективность обработки существенно ограничиваются характеристиками материала. Данная статья посвящена проблеме обработки резьбы соединений труб из титановых сплавов и объясняет ее с точки зрения выбора инструмента и оптимизации процесса.

1. Применение зубчатых метчиков

Зубчатые метчики удаляют зубья через определенные промежутки времени, образуя шахматные режущие кромки, что позволяет заготовке иметь односторонний-контакт с метчиком, уменьшая трение и крутящий момент и эффективно предотвращая застревание или повреждение метчика. К его преимуществам относятся:

• Увеличенная толщина резания: толщина резания одного зуба увеличивается вдвое, а сила резания распределяется более равномерно;

• Улучшенная производительность удаления стружки: толщина стружки увеличивается, сила трения уменьшается, удаление стружки становится более плавным;

• Повышенная долговечность: уменьшается сцепление между метчиком и стружкой, увеличивается срок службы инструмента;

• Конструктивные соображения: количество канавок зубьев должно быть нечетным, чтобы сбалансировать силу, действующую на края зубьев.

2. Комбинация метчиков из быстрорежущей-стали и метчиков из твердого сплава.

• Метчики из быстрорежущей-стали: высокая прочность и устойчивость к деформации, подходят для первоначального нарезания резьбы;

• Метчики из твердого сплава: хорошая износостойкость и высокая точность, используются для коррекции отверстий;

• Комбинированный процесс: сначала грубая обработка метчиками из быстрорежущей стали, затем чистовая обработка метчиками из твердого сплава, что обеспечивает баланс между эффективностью и качеством.

3. Исследование и разработка новых инструментальных материалов.

С развитием материаловедения для обработки титановых сплавов постепенно применяются новые инструменты, такие как инструменты с покрытием (например, покрытие TiAlN) и керамические инструменты. Ожидается, что в будущем они еще больше преодолеют ограничения, связанные со сроком службы инструмента и точностью обработки.

1. Оптимизация конструкции забоя резьбы отверстия.

• Увеличение диаметра нижнего отверстия: снижает силу резания и теплоту обработки, но размер необходимо регулировать в зависимости от скорости контакта резьбы и количества витков;

• Увеличение внутреннего диаметра резьбы: уменьшает высоту зуба, снижает сложность обработки, обеспечивая при этом прочность соединения;

• Предпочтительное использование станка для нарезания резьбы: использование нарезания резьбы на станке позволяет стабильно контролировать давление обработки и предотвратить поломку метчика.

2. Контроль параметров резки.

• Скорость резания: контролируется на уровне 200-300 мм/мин, что предотвращает размягчение материалов и износ инструментов, вызванный высокими температурами;

• Геометрические параметры инструмента:

• Передний угол: Увеличение переднего угла может повысить прочность режущей кромки и продлить срок службы инструмента;

• Задний угол: Увеличение заднего угла полезно для удаления стружки, уменьшая трение между стружкой и инструментом;

• Стратегия нарезания резьбы в глубоких отверстиях: уменьшите количество пазов для удержания стружки, чтобы увеличить пространство для удержания стружки и предотвратить засорение стружки.

3. Технология охлаждения и смазки.

• Выбор охлаждающей жидкости: рекомендуемые смеси масляной кислоты, сульфидированного масла и керосина или смазочно-охлаждающей жидкости F43, которые выполняют как смазочные, так и охлаждающие функции;

• Оптимизация метода охлаждения: откройте каналы охлаждения на режущей кромке метчика, чтобы охлаждающая жидкость напрямую попадала в зону резки;

• Конструкция втягивающего паза: удлините ограничитель хвоста резьбы и установите втягивающий паз, чтобы предотвратить сколы нижней части метчика.