שיטת עיבוד לחלקים בעלי דופן דקה ברמת דיוק גבוהה מסגסוגת טיטניום

הצורות של חלקים דקי דופן הנפוצים בחיי היומיום הם בדרך כלל בצורת טבעת, בצורת קליפה ובצורת צלחת שטוחה. הגודל המבני של חלקים אלה הוא בדרך כלל גדול בהרבה מעוביו. כאשר היחס בין הגודל המבני או רדיוס העקמומיות שלו לעובי שלו הוא גדול מ-20, אנו קוראים לזה חלק בעל קירות דקים. ניתן לחלק חלקים בעלי דופן דקה לפי תכונות החומר הבסיסיות ביותר. בדרך כלל, יש סגסוגות טיטניום, פלסטיק וכמה חומרים מרוכבים. לחלקים הדקים המעובדים על ידי חומרים שונים אלו תכונות שונות ויכולים לענות על הצרכים של שווקים שונים. מאמר זה מנתח בעיקר את שיטות העיבוד ברמת הדיוק הגבוהה של חלקים בעלי קירות דקים מסגסוגת טיטניום. חלקים דקי דופן מורכבים כמעט תמיד מצלעות וצלעות דקות, וזו הסיבה שחלקים דקים הם קלים במשקל. על ידי ייצור חלקים דקים בעלי מפרטים שונים, ניתן ליישם אותם למטרות שונות. על פי השימוש המבני, ניתן לחלק חלקים בעלי קירות דקים לקורות, חיבורים, לוחות קיר וצלעות. לסוגים שונים של חלקים אלה יש צורות ייחודיות משלהם ומשלימים את הפונקציות שלהם. עם זאת, המאפיינים של חלק דק זה מקשים על תהליך הייצור, מכיוון שלחלק דק דופן יש קשיחות נמוכה, ולכן קל לעיוות במהלך תהליך העיבוד, וכתוצאה מכך ייצור של חלקים דקים שאינם לעמוד בסטנדרטים. מכאן ניתן לראות כי ניתוח שיטת העיבוד של חלקים דקי דופן ואופטימיזציה של טכנולוגיית העיבוד שלו נחוצים מאוד, ויש לו משמעות רבה לקידום התפתחות תעשיית עיבוד החלקים הדקים.

1. השפעת גורמי הידוק על עיוות חלק

תהליך ההידוק הוא אחד מתהליכי הליבה של כל טכנולוגיית עיבוד החלקים הדקים. לא משנה באיזו שיטת עיבוד משתמשים, איכות תהליך ההידוק תקבע ישירות את איכות העיבוד של החלקים הדקים. לעיבוד של חלקים דקים, ערכת ההידוק, מיקום נקודת ההידוק וכוח ההידוק קובעים את איכות החלקים המעובדים. אם נעשה שימוש בנקודת הידוק לא מתאימה או בכוח הידוק, זה עלול לגרום לדרגות שונות של עיוות של החלק, וזה גם ישפיע מאוד על דיוק העיבוד של החלק. במיוחד בעת עיבוד חלקים בעלי דופן דקה על כלי המכונה, החשיבות של תהליך ההידוק באה לידי ביטוי במלואו. ביניהם, 30% עד 50% משגיאות העיבוד נובעות מתהליך ההידוק. בנוסף, במהלך העיבוד של חלקים דקי דופן, אפקט התנודות בין כוח ההידוק לכוח החיתוך יפיק אפקט צימוד, אשר יוביל לפיזור מחדש של הלחץ שיורי העיבוד והלחץ השיורי הראשוני בתוך החלק, אשר גם להשפיע על איכות העיבוד של החלק. לכן, עדיין לא ניתן להתעלם מבעיית ההידוק של חלקים דקים. שיפור תהליך ההידוק של חלקים דקים הוא בעל משמעות רבה למניעת עיוות של חלקים במהלך העיבוד.

2. השפעת כוח חיתוך וחום חיתוך על עיוות חלק

פרמטרי העיבוד של חלקים דקים משקפים ישירות את הקשר בין חלקים דקים וכלי עיבוד. במהלך העיבוד של חלקים דקים, בשל מודול האלסטי הנמוך של חלקים דקים מסגסוגת טיטניום, פני השטח של החלק המעובד יהיו בעלי קפיצה גדולה, אשר תוביל ישירות להגדלת שטח המגע בין המשטח המעובד. והצד של הכלי, שתהיה לה השפעה רבה על איכות העיבוד של החלק בעל הקירות הדקים, מה שיגרום לירידה חדה בדיוק העיבוד של החלק. במקביל, זה גם יפחית את עמידות הכלי. מצד שני, אם כוח החיתוך גדול מדי, חורג מהגבול האלסטי של החומר, זה יגרום לעיוות פלסטי של החלק. יתרה מכך, קיומו של חום חיתוך הוא גם אחד המפתחות המשפיעים על איכות העיבוד של חלקים. חום החיתוך נוצר על ידי החיכוך בין השבבים לבין פני המגרפה, פני השטח המעובדים של חומר העבודה ופני הצד. כמות גדולה של חום חיתוך תוביל לטמפרטורה לא אחידה של חלקים שונים של חומר העבודה, וגם יחמיר את העיוות של החלקים, וכתוצאה מכך ירידה בדיוק העיבוד של החלקים. יחד עם זאת, לא ניתן להבטיח היטב את איכות פני השטח של החלקים.

3. השפעת מתח שיורי על דפורמציה

למתח שיורי בחלקים בעלי דופן דקה יש שני מרכיבים עיקריים. חלק ממנו הוא הלחץ השיורי הראשוני שנוצר במהלך תהליך היווצרות הראשוני של חלקים בעלי דופן דקה. ישנן סיבות רבות ליצירת חלק זה של מתח שיורי. ביניהם, עבור חלקים מרוכבים עם קירות דקים שחבורים בשטח גדול, ההשפעה של מתח שיורי במהלך העיבוד ברורה יותר. החלק השני הוא הלחץ השיורי של המשטח המעובד. חלק זה של הלחץ השיורי הוא בעיקר תוצאה של השפעה מקיפה של גורמים שונים כמו הפעולה המכנית של הכלי על מתכת פני השטח של חומר העבודה, הפעולה התרמית וההתאוששות האלסטית של המתכת הפנימית. במהלך העיבוד של חלקים דקים, סביר מאוד לשבור את איזון הלחץ השיורי בחלק הריק. בשלב זה, איזון הלחץ בתוך החלק נשבר, וכתוצאה מכך חלוקה מחדש של המתח, הגורמת לעיוות של החלק.

באופן כללי, ישנם גורמים רבים המובילים לעיוות של חלקים דקים במהלך העיבוד, וגורמים אלה הם ראשוניים ומשניים. כיצד להבחין בין גורמי ההשפעה העיקריים ולשלוט בהם ביעילות, ולייעל ולשפר את טכנולוגיית העיבוד של חלקים דקים הוא אמצעי יעיל לשלוט בעיוות העיבוד של חלקים דקים. מאמר זה מנתח את הסיבות לעיבוד דפורמציה של חלקים דקים, ומסכם את שיטות הבקרה הנוכחיות לעיבוד דפורמציה של חלקים דקים. ניתן לראות כי על ידי שינוי שיטת העיבוד המסורתית וייעול טכנולוגיית העיבוד, זה מועיל לעיבוד של חומר העבודה, מה שיכול להפחית את העיוות של חומר העבודה במידה מסוימת, ולהבטיח את היציבות והשימושיות של המוצר המיוצר . עם זאת, רק על ידי התחשבות מקיפה בכל הגורמים המשפיעים, באמצעות ניתוח אלמנטים סופיים וסימולציה מספרית, ניתן לחזות ולבקר עוד יותר את העיוות של חלקים בעלי דופן דקה, על מנת לשפר את איכות העיבוד של חלקים דקים.