При обработке деталей в авиастроении, состояние материала (отожженное, твердое, истощенное) напрямую определяет параметры резания, долговечность инструмента и стабильность конечного размера. Многие специалисты по закупкам и инженерам обнаружили, что рекомендуемая подача для алюминиевых стержней одной марки 7075 отличается от 20% до 30%. Если состояние не указано, это может привести к деформациям первой детали или повороту инструмента.Разность твердости отжиженного и твердого состояния материала для обработки авиационных деталей Влияние на процессы фрезерования с ЧПУ и точения, советы по выбору параметров и приемке.
Основные механизмы воздействия состояния материала на характеристики резания
Металлические материалы зависят от кристаллической структуры, плотности крещения и распределения фазы осаждения. Отжиженный материал нагревается при высокой температуре, восстанавливается и рекристаллизуется в большом количестве, низкая твердость и высокая пластичность. Тепловая фаза (Solutionized) нагревается до температуры твердого раствора, после чего усиленная фаза полностью растворяется в матрице, быстро охлаждается (обычно в воде), образуется перенасыщенная твердая жидкость, внутреннее напряжение очень велико.
Для обработки с ЧПУ разница в твердости напрямую влияет на коэффициент усилий резания: увеличение твердости 50 HV приводит к увеличению нагрузки шпинделя на 8 - 10%. Неистощенный алюминий 7075 в твердом состоянии имеет менее твердость, чем T6, но из-за большого внутреннего остаточного напряжения, подверженного деформации после обработки, требует последующего отпуска. В отожженном состоянии алюминия 6061 плавно, но с низкой прочностью и подходит только для конструкций без анкерного напряжения.
Сравнение параметров твердости отожженного и твердого состояния
Существуют значительные градиенты твердости различных марок в отожженном состоянии (O или H) и в твердом/истощающем состоянии. Приведенные ниже данные основаны на общих значениях стандарта ASTM и фактически основаны на сертификате материала:
| Марки материала | Состояние | Твердость (HB/HV) | Рекомендуемая скорость резания (м/мин) | Риски целостности поверхности |
|---|---|---|---|---|
| 7075 | Отжиг/мягкий режим (О) | 30-45 HBB | 300-400 | Низкая, легко образованная алюминиевая стружка. |
| 7075 | Твердая растворение + искусственная речность (T6) | 95-105 HB | 250-350 | Необходимо обратить внимание на тепловую деформацию ножа и тепловую деформация |
| 2024 | Отжиженный режим | 35-45 HBB | 350-450 | Низкая, явная клерка нож |
| 2024 | Твердая растворение + естественная речность (T4) | 80-90 HBB | 280-380 | В среднем ножи быстро изнашиваются |
| AlSi10Mg (7075 замена) | Отжиг в литой | 40-50 HB | 400-500 | Низкая, неравномерная организация |
Основные выводы:Твердость твердого растворенного состояния (включая T6/T7), как правило, на 60% -100% выше, чем в отожженном состоянии. Если на чертеже не указано состояние, то по умолчанию поставляется в режиме минимальной прочности, что может привести к вмешательству сборки или недостаточному усталовому сроку службы. При закупке обязательно необходимо указать «Material Condition » в спецификации, например 7075-T651 или 7075-51-0.
Правила настройки параметров процесса CNC по состоянию материала
При переключении с отжиженного состояния на обработку в твердом состоянии, скорость подачи и глубина резания синхронизируются. Например, фрезерование 7075 в вертикальном обрабатывающем центре по 3-осям:
- Отжиг (О):Низкая твердость, малое усилие резания, можно использовать высокую скорость подачи (f= 0,2 - 0,3 мм/rev), скорость вращения 8000-12000 об/мин, большой расход охлаждающей жидкости для предотвращения перегрева алюминиевой стружки.
- T6 Срок давности:Повышенная твердость, рекомендуется уменьшить подачу до 0,12 - 0,2 мм/rev, поддерживать или слегка понизить скорость вращения шпинделя (6000-10000 об/мин), чтобы избежать размягчения лезвия. При обработке глубоких полостей необходимо увеличить степную степку Z, чтобы предотвратить отклонение размера от размера.
- Различия точения:При обработке валов тропа, материал T6 имеет более высокие требования к жесткости, рекомендуется использовать CBN или твердосплавные пластины, радиус дуги R0.4-R0.8 мм для защиты от вибрации.
Опыт подсказывает:Если материал в твердом состоянии не обработан полностью (например, T4 естественная истечение), его твердость медленно повышается с течением времени. Если детали остаются в цехе более 24 часов и обрабатываются, фактическая твердость может быть на 5-10 HB выше начального значения, рекомендуется измерить твердость и настроить параметры при проверке первой части.
Управление остаточными напряжениями и деформациями обработки
Внутри твердого растворенного материала присутствуют прочные дефекты высокой плотности и насыщенные атомы растворенного вещества. Удаление поверхностного материала в процессе резания с ЧПУ может привести к отскоку. После фрезерования детали 7075-T6 толщина может измениться на 0,05 - 0,1 мм. Варианты обхода включают:
- Секционная обработка:При грубой обработке оставляется запас 0,2 - 0,3 мм, перед тонкой обработкой помещают 2-4 часа для предварительного освобождения напряжения.
- Симметричная резьба:Одновременная обработка или резервирование базы на обеих сторонах для уменьшения асимметричных напряжений.
- низкотемпературная обработка:Использование низкотемпературных режущих масел для подавления влияния тепловых деформаций на точность размера.
Для высокоценных авиационных кронштейнов или коробок рекомендуется включить в технологический маршрут операцию «стабилизация времени»: отжиг прутков от напряжения (при температуре 250-300 °C) перед обработкой, при этом частичная твердость (около 10-15 HB) значительно повышается стабильность размеров, что соответствует допуску ±0,01 мм.
Нормы приемки и контрольные пункты
При приемке следует не только посмотреть размеры, но и проверить соответствие материала чертежу. Ключевые пункты контроля:
- Проверка твердости:Применяется твердометр по три штуки партии, место отбора проб избегает поверхности обработки более 1 мм, показания должны находиться в стандартном диапазоне (например, 7075-T6: 95-105 HB).
- Шероховатость поверхности:Значение Ra после резания материала T6 обычно на 0,1 - 0,2 мкм выше, чем в отожженном состоянии. Ra0,4 мкм требует дополнительного процесса тонкого/тонкого фрезерования и использования инструмента с высокой остротой и подходящей стружки.
- Макрометрические материалы:Для критически важных элементов можно запросить отчет Texture о значении T (Texture) от поставщика материала, чтобы убедиться, что ориентация зерна соответствует спецификациям осадки/уплотнения.
Обычный режим отказа: из-за неправильного использования отожженных материалов вместо состояния T6, что приводит к расширению микротрещины детали после установки; или из-за немаркированного состояния, производитель поставляет по низкозатратному O-состоянию, происходит вмешательство во время сборки. В договоре о закупке должно быть четко указано «состояние материалов» в качестве условия поставки, сохранить доказательство материала.
Рекомендации по выбору с DFM оптимизацией
На этапе проектирования предпочтение отдается 6061-T6 или 7075-T73 вместо высокочувствительного состояния напряжения, если это позволяет функция. 7075-T73 имеет двухступенчатую речность, низкое остаточное напряжение растяжения и коррозионную стойкость к напряжению лучше T6, а также деформацию обработки примерно на 30% ниже, чем T6, подходит для высокоточных авиационных конструкций. При необходимости использования твердого растворенного состояния (например, до последующей обработки поверхности или рециркуляции перед сборкой) рекомендуется указать на чертеже:«Перед обработкой необходимо завершить закалку твердого растворения, вторичное растворение после резания запрещается ».
Для деталей с очень высокими требованиями к внешнему виду, на поверхности которых после резания из твердого материала появляется апельсиновая корка, рекомендуется увеличить запас тонкой обработки 0,1 - 0,2 мм, а также анодированное или электролитическое полирование, чтобы скрыть следы обработки.
Вопросы и ответы (FAQ)
В каких параметрах в основном проявляется разница твердости отжиженного и твердого состояния?
В основном это проявляется в твердости по Бринеллу (HB) и коэффициенте усилий резания. Твердость отжиженного состояния составляет 40 - 60%, сила резания мала, но легко деформируется; высокая твердость твердого состояния, высокая сила резания требует снижения скорости подачи, но стабильность размеров зависит от высвобождения остаточных напряжений.
Чем отличается выбор инструмента для обработки алюминиевых стержней T6 и O?
В O-состоянии можно использовать универсальные алюминиевые лезвия, высокая подача; в T6 рекомендуется использовать твердосплавные пластины или пластины CBN с покрытием, уменьшить подачу до 0,15 мм/rev, увеличить расход жидкости резания, предотвратить термический износ лезвия.
Как избежать увеличения размеров после обработки твердого материала?
Применяется технология симметричного резания, выдерживают 2-4 часа до тонкой обработки; или отжиг от напряжения на этапе входного потока; или в проекте допуска резервируется запас отскока 0,05 - 0,1 мм с измеренной поправкой на головку.
Какое состояние по умолчанию указывает поставщик, если на чертежах не указано состояние материала?
В соответствии с отраслевой практикой «Aluminum 7075» обычно используется по умолчанию T6 или T651, но для более низких передач может быть T4 или O. При запросе запроса необходимо четко указать «Material Condition: T6-Tempers» и приложить сертификат материала.
Как проверить, действительно ли поставщик поставляет в твердом состоянии?
Необходимо предоставить сертификат на комплект материалов (MTR), чтобы проверить наличие записи термообработки T6 или T7; после получения проводится испытание твердости по Бринеллу случайной выборкой, если твердость ниже нижнего предела стандарта (например,
