Bearbeitungsstrategien für Titanlegierungsbleche und massive Strukturkomponenten - Blog

Im BereichPräzisionsbearbeitung von Titanlegierungen, ist die Bearbeitungslogik für dünnwandige Komponenten (wie Bipolarplatten) völlig anders als die für massive Strukturkomponenten (wie Halterungen und Rotorhülsen). Bei ersterem geht es darum, „die Grenzen der Physik zu überschreiten“, bei letzterem geht es darum, „die Eigenschaften des Materials zu bekämpfen“.

1. Ultradünne Bleche aus Titanlegierung: Eine Gratwanderung zwischen Formkontrolle und Präzision.

Typische Teile: Bipolarplatten für Wasserstoff-Brennstoffzellen (typischerweise $<0.1\text{mm}$ thick), aviation instrument panels.

Kernherausforderung: Extreme Verformungsanfälligkeit: Titanlegierungen haben einen niedrigen Elastizitätsmodul, wodurch dünne Bleche unter Schnittkräften wie Federn nachgeben.

Spannungsungleichgewicht: Selbst geringfügige Schnittspannungen auf der Oberfläche können dazu führen, dass sich die Platte „wellt“ oder „verzieht“.

Bearbeitungsstrategien

Vakuum-Saugvorrichtungen: Herkömmliche mechanische Klemmung verursacht lokale Verformungen; Es müssen Vakuum-Saugplattformen mit hoher-Flachheit-verwendet werden, um einen gleichmäßigen globalen Druck auf das Teil während der Bearbeitung sicherzustellen.

Minimalmengenschmierung (MQL) und ultrafeine Pfade: Vermeiden Sie die Aufprallkraft von Kühlmittel mit hohem{1}}Durchfluss, der dünne Bleche zum Vibrieren bringt.

Verwenden Sie Kugelfräser mit kleinem -Durchmesser- oder Schaftfräser mit Mikro--Durchmesser, um eine Schnittstrategie mit mehreren Durchgängen und ultraflachen Schnitten auszuführen.

Methode zur Spannungsneutralisierung: Verwenden Sie eine symmetrische Bearbeitung, dh abwechselndes Entfernen von Material von beiden Seiten, um die Restspannungen in Dickenrichtung neutral zu halten.

2. Strukturkomponenten aus massiver Titanlegierung: Ein „Abnutzungskampf“ zwischen Hitze und Steifigkeit. Typische Teile: Motorrotorhülsen, Aufhängungshalterungen, Hochdruckbefestigungen.

Kernherausforderungen: Wärmestau: Große Volumina und lange Wärmeableitungswege führen zu extrem hohen Temperaturen an der Werkzeugspitze, was leicht dazu führen kann, dass das Teil die Wärmeausdehnungstoleranzen überschreitet. Kaltverfestigung: Massive Teile erfordern typischerweise einen erheblichen Materialabtrag; Eine durch unsachgemäßes Schneiden verursachte Verhärtung kann teure Endbearbeitungswerkzeuge ruinieren.

Bearbeitungsstrategie: Trochoidenfräsen: Vermeiden Sie das Schneiden über die gesamte Breite. Durch die Verwendung einer Trochoidenbahn wird der Eingriffswinkel des Werkzeugs verringert, wodurch das Werkzeug bei jeder Umdrehung „atmen“ und Wärme abführen kann, wodurch die Werkzeuglebensdauer verlängert und die Chargenkonsistenz sichergestellt wird.

Interne Hochdruckkühlung (HPC) mit erzwungenem Spanauswurf: Verwenden Sie bei tiefen Löchern oder Schlitzen Kühlmittel mit 70–100 bar, um die Späne aufzubrechen und herauszudrücken, wodurch Oberflächenschäden durch Sekundärschneiden der Späne verhindert werden.

Geschlossener-Wärmeausgleichskreislauf: Aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit der Titanlegierung kann der Temperaturanstieg, der durch die kontinuierliche Bearbeitung an der Werkzeugmaschinenspindel entsteht, zu Maßabweichungen führen. Die Echtzeit-Wärmekompensationsfunktion der Werkzeugmaschine muss aktiviert sein und ein Prozessmesstaster muss verwendet werden, um nach jeder festgelegten Anzahl von Teilen eine Referenzwerkzeugeinstellung durchzuführen.

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