Передовые методы обработки высокоточных тонкостенных деталей сложной формы из алюминиевых сплавов

Тонкостенные конструктивные элементы из алюминиевого сплава, известные своим легким весом, прочностью на сжатие и коррозионной стойкостью, широко используются в запасных частях аэрокосмической отрасли для снижения общего веса самолета и улучшения летных характеристик.Однако из-за большого размера и высоких требований к качеству поверхности традиционные методы обработки часто вызывают остаточные напряжения, что приводит к изменениям размеров и трудностям в соответствии спецификациям продукта.В данной статье речь пойдет о тонкостенной детали сложной формы из высокоточного алюминиевого сплава, используемой в аэрокосмической отрасли.Путем оптимизации процесса обработки и стратегической организации операций термообработки, холодной обработки и электроэрозионной обработки (EDM) создается управляемый технологический маршрут с улучшенным качеством и эффективностью обработки.

Проблемы обработки

Материал тонкостенной детали — высокопрочный твердый сплав 2Д14 с относительно большим габаритным объемом и тонкими стенками, требующий высокой размерной точности и геометрических допусков.Механическая обработка включает в себя фрезерование полостей и профилей, где напряжения, вызванные зажимом во время обработки, приводят к отклонениям размеров.Эти отклонения не позволяют удовлетворить требования высокой точности, предъявляемые к компонентам аэрокосмической отрасли.

Организация процесса

1. Общий маршрут процесса

С учетом особенностей детали и задач обработки разрабатывается рациональная последовательность операций, включающая холодную обработку, электроэрозионную обработку и термообработку.Общая схема процесса показана на рисунке 1, а внешняя структура детали изображена на рисунке 2.

2. Термическая обработка

Решающее значение имеет проведение стабилизационной термообработки.Первая стабилизация заключается в помещении черновой заготовки в печь искусственного старения, нагреве ее до 250–290°С, выдержке 2–4 часа и последующем охлаждении на воздухе.Вторая стабилизация заключается в помещении полуфабриката в печь старения, нагреве его до 250–290°С, выдержке 1–2 часа и термоциклировании.Алюминиевый сплав подвергается термоциклированию путем помещения компонента в низкотемпературный контейнер при температуре от -70 до -50°C на 1–2 часа.Для усиления эффекта можно применить криогенную обработку в жидком азоте, при этом скорость охлаждения незначительно влияет на результаты термоциклирования.

3. Холодная обработка

Чтобы избежать деформации при фрезеровании на станках с ЧПУ, процесс разделяют на черновой, получистовой и чистовой этапы.При черновой обработке скорость инструмента 6000–7000 об/мин эффективно снимает материал и формирует общий контур детали, оставляя припуск 3–5 мм на получистовую обработку.Получистовая обработка при частоте вращения инструмента 2000–2500 об/мин обеспечивает шероховатость и белизну поверхности, оставляя припуск 0,5–1 мм на чистовую обработку.Чистовая обработка с пониженной частотой вращения инструмента 1500–1800 об/мин позволяет исключить припуски и обеспечить качество поверхности.

4. Электроэрозионная обработка (ЭЭО).

После завершения обработки полостей и профилей заготовка сохраняет технологический зажим с обоих концов.Чтобы избежать деформации, вызванной напряжением при снятии зажима, применяется электроэрозионная обработка.Такая бесконтактная обработка исключает механические деформации и ошибки.Использование положительной полярности (заготовка в качестве анода, электродная проволока в качестве катода) и выбор тока 3–5 А, ширины импульса 30–50 мкс и рабочего цикла от 1:7 до 1:5 обеспечивают эффективную электроэрозионную обработку.

Заключение

В данной статье оптимизируется обработка высокоточных тонкостенных деталей сложной формы из алюминиевого сплава с учетом их сложных характеристик механической обработки.Рационализация последовательности операций холодной обработки, термообработки и электроэрозионной обработки и выбор подходящих инструментов и методов черновой, получистовой и чистовой обработки эффективно обеспечивают качество и эффективность производства деталей, избавляя от необходимости полагаться на высокотехнологичные станки. инструменты.Практическая проверка демонстрирует рациональную схему технологического маршрута, научное и компактное расположение операций, избежание изменений размеров во время механической обработки, сокращение времени выполнения работ и повышение эффективности производства.