Ultra yüksek mukavemetli alaşımlı çelik 300M uçak iniş takımlarına nasıl işleniyor?

Ultra yüksek mukavemetli çelik 300M, mükemmel malzeme özellikleri nedeniyle giderek daha fazla kullanılıyor, ancak bu malzeme yüksek işleme zorluklarına sahip. Bu malzemenin kaba ve ince işleme işleme teknolojisini inceleyerek, bilimsel ve makul işleme parametreleri ve yöntemlerinde ustalaşarak, bu malzemenin ürünü istikrarlı bir şekilde üretilebilir. Bu arada, işleme teknolojisine referans verilebilir ve tanıtım açısından önemli olan diğer benzer malzemeler tarafından kullanılabilir.
Havacılık endüstrisi, bir ülkenin teknolojisinin, ekonomisinin, ulusal savunma gücünün ve sanayileşme düzeyinin önemli bir göstergesi olan "modern endüstrinin çiçeği" olarak tanımlanmaktadır. Bir yandan ulusal savunma güvenliğinin temelidir, diğer yandan da ülkenin ekonomik gelişimini yönlendiren önemli bir sütundur. Ulusal bir hazine olarak havacılık üretim endüstrisi, yüksek teknoloji endüstrisinin ve gelişmiş üretim endüstrisinin tipik özelliklerini bir araya getirir ve dünya çapındaki ülkelerden yüksek ilgi ve öncelikli geliştirme almıştır.

Yurt içinde ve yurt dışında gelişmiş sivil havacılık uçaklarının yapısal tasarımında, uzun hizmet ömrü, kolay bakım ve uçakların hafifliği gereksinimlerini karşılamak için, taban parçalarının yapısı entegrasyon, karmaşıklık ve ince duvarlılığa doğru gelişmektedir. Bu nedenle, giderek daha fazla entegre yapısal tasarım benimsenmekte ve uçağın yapısal mukavemetini iyileştirmek için yeni malzemeler kullanılmaktadır.
Malzeme teknolojisi, dövme teknolojisi ve işleme teknolojisinin sürekli gelişmesiyle, büyük uçak iniş takımlarının ana yük taşıyan bileşenlerini üretmek için ultra yüksek mukavemetli alaşımlı çeliğin kullanımı kaçınılmaz bir seçim haline geldi. Şu anda, yurtdışında en yaygın kullanılan iniş takımı malzemeleri, Fransa'dan 35NCD16, Rusya'dan 30XCH-2A ve Amerika Birleşik Devletleri'nden 300M gibi ultra yüksek mukavemetli alaşımlı çeliktir. Yüksek malzeme mukavemeti iniş takımlarını hafifletebilir ve ağırlık azaltma, iniş takımı tasarımında her zaman takip edilen önemli bir gösterge olmuştur. Aynı zamanda, iniş takımı çalışmasının güvenilirliğini sağlamak için malzemeler mükemmel kapsamlı performansa sahip olmalıdır.

(1) Metalik özelliklere sahip 300M ultra yüksek mukavemetli alaşımlı çelik, Amerikan havacılık endüstrisinde önemli bir orta karbonlu nikel krom molibden çeliğidir ve metalik bileşimi Tablo 1'de gösterilmektedir.

Tablo 1 Malzemelerin Kimyasal Bileşimi (Kütle Oranı) (%)

Bu metalin diğer metallerle karşılaştırıldığında kendine has kimyasal, fiziksel ve mekanik özellikleri vardır. Bunları aşağıdaki gibi özetlemek mümkündür:
① Ultra yüksek mukavemet. Ultra yüksek mukavemetli çelik, düşük karbon ve düşük alaşım içeriğine sahip bir çelik türüdür. Alaşımsız çelikle karşılaştırıldığında daha yüksek mukavemete sahiptir ve doğası gereği düşük alaşımlı ultra yüksek mukavemetli çelik olarak bilinir.
② Yüksek akma dayanımı. Alaşımsız çelikle karşılaştırıldığında, düşük alaşımlı çelik daha yüksek bir akma noktasına sahiptir, bu nedenle aynı yük altında parçaların ağırlığı %20 ila %30 oranında azaltılabilir.
③ İyi plastisite ve tokluk. Düşük alaşımlı çelikteki alaşım elementlerinin oranı nispeten düşüktür ve iyi plastisite ve tokluğa sahiptir.
④ Yüksek sertleştirilebilirlik. Alaşımlı malzeme, çeliğin aşırı soğutulmuş ostenitini oldukça kararlı hale getiren Ni, Cr, Mo vb. gibi elementler içerir. Hava söndürmeden sonra martensit ve bainit yapıları elde edilebilir.

(2) Malzeme işleme performansı analizi: Bu malzeme genellikle iki ısıl işlem durumuna sahiptir, yani normalleştirme+tavlama ve söndürme+tavlama. Bu iki durumun karşılık gelen sertliği Tablo 2'de gösterilmiştir.

T2 Malzeme Sertliği

Tablo 2'den, malzemenin iyi sertliğe sahip olduğu ve çekme mukavemeti değerinin de çok yüksek olduğu görülebilir. Tam da bu nedenle işlenmesi çok zordur ve işlenmesi zor malzemeler kategorisine aittir, esas olarak aşağıdaki yönlerde kendini gösterir:
① Yüksek kesme kuvveti. Malzemelerin yüksek sertliği ve mukavemeti, yüksek atom yoğunluğu ve bağlanma kuvveti, yüksek kırılma tokluğu ve kalıcı plastisite nedeniyle, kesme işlemi sırasında kesme kuvveti büyüktür ve kesme kuvvetinin dalgalanması da nispeten büyüktür.
② Yüksek kesme sıcaklığı. Kesme işlemi sırasında alaşımlar büyük miktarda kesme deformasyon gücü tüketir, çok fazla ısı üretir ve kesme bölgesinde büyük miktarda kesme ısısını yoğunlaştırarak yüksek bir kesme sıcaklığı oluşturur.
③ İş sertleşmesine karşı güçlü bir eğilim vardır. Alaşım, yüksek bir mukavemet katsayısı ile birlikte yüksek plastisite ve tokluk özelliklerine sahiptir, bu da kesme kuvveti ve kesme ısısının etkisi altında büyük plastik deformasyona neden olur ve iş sertleşmesiyle sonuçlanır; Kesme ısısının etkisi altında, malzeme çevredeki ortamdaki hidrojen, oksijen ve azot gibi elementlerin atomlarını emerek sert ve kırılgan bir yüzey oluşturur ve bu da kesmeye büyük zorluklar getirir.
④ Aşırı takım aşınması. Kesme sırasında kesme kuvveti yüksektir, kesme ısısı yüksektir ve takım ile talaş arasındaki doğrudan sürtünme yoğunlaşır. Takım malzemesinin iş parçası malzemesiyle yakınlığı vardır. Ayrıca, malzemede sert noktaların bulunması ve şiddetli iş sertleşmesi olayı, takımı kesme işlemi sırasında yapışma aşınmasına, difüzyon aşınmasına, taşlama aşınmasına, uygun aşınmaya ve oluk aşınmasına eğilimli hale getirerek takımın kesme kabiliyetini kaybetmesine neden olur.
⑤ Talaşların işlenmesi zordur. Malzeme yüksek mukavemet, plastiklik ve tokluğa sahiptir ve kesme sırasında oluşan talaşlar şeritlere sarılır, bu sadece güvenli değildir, aynı zamanda kesme işleminin düzgün ilerlemesini de etkiler ve işlenmesi kolay değildir.
⑥ Kesme deformasyonu önemlidir. Alaşımlı malzemelerin işlenmesi sırasında kesme sıcaklığı yüksektir, plastisite yüksektir ve işleme sırasında termal deformasyon meydana gelmeye meyillidir, bu da bazı hassas boyutların ve şekillerin sağlanmasını zorlaştırır.

Sichuan Huitai Special Metals Co., Ltd. uzun süredir ultra yüksek dayanımlı çelik 300M işlemeye kendini adamıştır. Bu malzemenin çekme dayanımı seviyesi 1900-2100MPa'ya ulaşır. Belirli işleme araçları kullanılarak sürekli test ve kesmeden sonra, ürünlerin istikrarlı ve verimli bir şekilde üretilmesini sağlamak için istikrarlı bir işleme planı özetlenmiştir. Bu malzemenin işleme teknolojisi üç açıdan tanıtılmıştır: 300M'nin kaba işleme, torna işleme ve freze işleme. Bunlar arasında 300M'nin torna ve freze işleme hassas işleme kategorisine aittir.

300M'nin kaba işlenmesi genellikle son ısıl işlemden önce gerçekleşir. Bu sırada, malzeme normalize edilmiş+temperlenmiş durumdadır ve maksimum sertlik değeri 31HRC'dir. Sertlik düşüktür, belirli bir viskoziteye sahiptir ve talaş kırmak kolay değildir. Hassas işleme için kesme payını azaltmak amacıyla, kaba işleme sırasında mümkün olduğunca fazla malzeme çıkarılır.
(1) Kaba tornalama için yaygın olarak kullanılan takım, Şekil 1a'da gösterildiği gibi, kaba işleme için uygun olan WIDIA'nın CNMP120408'idir. Ham maddelerin yumuşaklığı nedeniyle, talaşları daha iyi kırmak ve yüksek işleme verimliliği sağlamak için, işleme parametreleri genellikle daha büyüktür. Kesme hızı 175~200 m/dak, kesme derinliği 1,5~2 mm ve ilerleme hızı 0,2~0,4 mm/dev'dir. İşlemeden sonra, oluşan demir talaşları küçüktür ve talaş kırılması iyidir.

a) Dış tornalama takımı

b) Cipsler

Şekil 1 Dış Tornalama Takımları ve Talaşları

(2) Derin delik işleme, U delme ve derin delik işleme arasından seçilebilen, iki yöntem arasında ufak farklar bulunan, hızlı bir malzeme çıkarma işleme yöntemidir.
1) İşleme için U-drill kullanın. U-drill'leri kullanmak için gereken yüksek güç ve işlenen deliklerin nispeten büyük çapı nedeniyle, genellikle yatay işleme merkezleri seçilir. Delme kullanıldığında, takımın kesme hızı 40-60m/dak arasındadır ve takımın tek diş kesme miktarı 0.15-0.3mm arasındadır. Bu işleme parametreleri altında, üretilen talaşlar biraz daha ince olacaktır, ancak daha iyi bir talaş kırma durumu da elde edilebilir. Şekil 2, yatay işleme merkezinde kullanılan U-drill işlemeyi ve üretilen talaşları göstermektedir.

a) U-matkap

b) Cipsler
Şekil 2 U-matkap ve talaşlar

2) Derin delik delme işlemi. İşleme için derin delik matkabı kullanırken, talaşların kırılma moduna özel dikkat gösterilmelidir. Uzun ve ince talaşlar, özellikle derin delik delme takımının kesme tüpünü tıkayarak talaşların boşaltılamamasına neden olmaya eğilimlidir. Genel işlemede, diş başına kesme miktarı 0.2-0.4 mm'dir. Yeterli takım mukavemeti ve makine yükü sağlarken, diş başına kesme miktarını 0.3 mm'nin üzerinde kontrol etmeye çalışın. Bu, demir talaşlarının kırılmasını ve ideal talaşlar üretmesini kolaylaştıracaktır. İşleme takımları ve talaşlar Şekil 3'te gösterilmiştir.

a) Derin delik delme aletleri

b) Diş başına 0.3mm kesme miktarında talaşlar
Şekil 3 Derin delik delme aletleri ve talaşları

Tornalama genellikle dış daire tornalama ve iç delik delme olarak ikiye ayrılır. Tornalamanın zorluğu delme işleminden daha düşüktür ve tornalama sırasında takım mukavemeti delme işleminden daha iyidir, bu da talaş kaldırmayı kolaylaştırır ve soğutmayı daha yeterli hale getirir. Parçaların işleme kalitesini sağlamak için genellikle kaba ve ince işleme olarak ikiye ayrılır.

Şekil 4 Torna bıçaklarının hassas işlenmesi

(1) Dış daireyi dış torna ile kaba işleme tabi tutarken doğrusal hız 90-120m/dak, kesme derinliği 0.3-0.8mm ve ilerleme hızı 0.1-0.2mm/dev'dir. Bu takım işleme için kullanıldığında, parçanın dış dairesiyle temas halinde yalnızca bir takım ucu noktası olduğundan emin olunabilir, bu da kesme kuvvetini ve kesme ısısını azaltabilir. Dış daireyi işlemek için kullanılan takımlar ve talaşlar Şekil 5'te gösterilmiştir.

a) Dış tornalama takımı

b) Cipsler
Şekil 5 Dış Tornalama Takımları ve Talaşları

Şekil 5'ten, üretilen talaşların daha koyu renkli ve daha uzun olduğu, kıvırcık bir şekil oluşturduğu görülebilir. Bunun nedeni, son ısıl işlemden sonra malzemenin çekme mukavemetinin büyük ölçüde iyileştirilmesi ve işleme süreci sırasında büyük miktarda kesme ısısının üretilmesidir, bu da talaşların kırılmasını kolaylaştırır.
Dış çemberin hassas işlenmesinde doğrusal hız {{0}}m/dak, kesme derinliği 0.05-0.1mm ve ilerleme hızı 0.05-0.1mm/dev'dir. Bu tür işleme parametreleri hassas tornalama dış çemberinin yüzeyinin çok pürüzsüz olmasını sağlayabilir ve oluşan talaşlar Şekil 6'da gösterilmiştir.

Şekil 6 İnce tornalama talaşları

(2) İç delikleri işlerken dikkat edilmesi gereken üç husus vardır: birincisi, iyi bir soğutma, yeterli soğutma sıvısı olmalı ve soğutma sıvısının konsantrasyonu sağlanmalıdır; ikincisi, iyi talaş kaldırmayı sağlamak ve talaş sıkıştırma ve kesme oluşumunu önlemek gerekir; üçüncüsü, kesici takımların iyi bir rijitliğe sahip olmasını sağlamaktır.
İyi talaş kaldırma elde etmek için, kaba işleme genellikle parçanın iç deliğinin toplam uzunluğuna göre birkaç parçaya bölünen iç delikleri açarken parçalı delme yöntemini benimser. Parçalı delme sırasında, oluşan talaşlar zamanında boşaltılabilir, böylece iç delikte büyük miktarda talaş birikmesi ve takımın sapması önlenir. Delme yöntemi Şekil 7'de gösterilmiştir. İç delikleri açarken, şok emici takım tutucular ve büyük çaplı takımlar kullanmak gerekir. Takımın uzunluğu parçanın uzunluğuna uymalı ve takım parçadan biraz daha uzun olmalıdır. Bu, takımın sertliğini en üst düzeye çıkarabilir, titreşimi ve kesmeyi önleyebilir ve iç deliğin yüzeyini daha pürüzsüz hale getirebilir. Delik delmek için kullanılan takımlar Şekil 8'de gösterilmiştir. Kaba işleme sırasında doğrusal hız 90~120m/dak, kesme derinliği 0.2~0.5mm ve ilerleme hızı 0.1~0.2mm/dev'dir. Oluşan talaşlar Şekil 9'da gösterilmiştir.

Şekil 7 Delme yöntemi

Şekil 8 Titreşim önleyici bıçak çubuğu

Şekil 9 Kaba delme talaşları

Delme ile üretilen talaşlar, kesme derinlikleri aracın dış çemberinden daha küçük olduğundan, aracın dış çemberinden üretilen talaşlardan daha uzundur, bu da kırılmalarını daha zor ve daha kıvrımlı hale getirir. Hassas delme iç deliklerinin işleme parametreleri, hassas tornalama dış çemberlerinin işleme parametrelerine benzerdir ve üretilen talaşlar da temelde benzerdir.

İşleme süreci tasarlanırken, tüm işleme sürecinin düzgünlüğünü sağlamak amacıyla parçaların son şekil frezelemesi seçilirken, seçilen işleme özellikleri, kesici takımlar ve işleme yöntemleri de farklıdır.

(1) Kaba işleme genellikle yüksek işleme verimliliğine ve düşük maliyete sahip makine kartı tipi kesme takımları kullanır. Standart bıçaklar, kaba işleme boyutlarının kararlılığını sağlayabilir. Bu malzemeyi işlerken, Shante tarafından üretilen takımları seçmek iyi sonuçlar elde edebilir. Takım modeli R390-020A20-11M ve bıçak modeli R390-11 T3 31M-KM'dir, Şekil 10'de gösterilmiştir. Bu takımı işleme için kullanırken, kesme hızı 100-150m/dak, kesme derinliği 0,5 mm ve besleme hızı 400-800mm/dak'dır. Çok büyük bir kesme derinliği seçmek, bıçakta bıçak kırılması gibi anormal hasara neden olabilir. İşlemeden sonra, talaşlar Şekil 11'de gösterilmiştir.

Şekil 10 Kaba işleme aletleri ve bıçakları

Şekil 11 Kaba frezeleme talaşları

(2) Küçük bir parçanın özellik boyutu küçükse, daha büyük çaplı takımlar kullanılamaz. Takımın kullanım ömrünü artırmak ve parçanın işleme kalitesini garantilemek için bazı işleme becerilerine ihtiyaç vardır. 300M işlerken, küçük boyutlu özellikler için katmanlı frezeleme yerine sikloidal frezeleme kullanmak en iyisidir.

Sikloidal frezeleme, yüksek işleme verimliliği, düşük radyal kesme kuvveti, titreşime duyarsızlık ve derin olukların işlenmesinde küçük sapma gibi birçok avantaja sahiptir. İyi talaş kaldırma performansına sahiptir ve daha az ısı üretir. Sert malzemelerin ve titreşime duyarlı durumların işlenmesinde kullanılması önerilir. İşleme modu Şekil 12'de gösterilmiştir. Sikloidal frezeleme kullanıldığında, kesme hızı 150-200m/dak'ya ulaşabilir.

Şekil 12 Sikloidal frezeleme

(3) Hassas işleme sırasında, iyi bir sertlik sağlamak için işleme boyutuna mümkün olduğunca yakın kesme takımlarının seçilmesi ve Şekil 13'te gösterildiği gibi kaplamalı kesme takımlarının seçilmesi önerilir. Şekil 14'te gösterildiği gibi, aletin kesme kenarı keskin olmalı, böylece üretilen yüzey pürüzlülüğü gereksinimleri karşılayabilir.

Şekil 13 Sikloidal frezeleme

Şekil 14 Hassas işleme sonrası yüzey kalitesi

300M ultra yüksek mukavemetli çeliğin mükemmel malzeme özellikleri nedeniyle uygulama aralığı giderek genişledi, ancak aynı zamanda işleme zorluğunu da artırdı. Üretim sürecinde, parçaların yeniden işlenmesini veya hurdaya ayrılmasını önlemek için belirli kesme takımları ve makul işleme parametreleri seçmek gerekir. Ortaya çıkan işleme teknolojilerinin gelişmesiyle, bu tür malzemelerin işlenmesi kaçınılmaz olarak nispeten basit ve kolay hale gelirken, aynı zamanda sürekli özetleme ve işleme deneyimi birikimi gerektirecektir.
Havacılık bileşenleri zorlu ortamlarda çalışabilir, bu nedenle ürün kalitesine özel dikkat gösterilmelidir. Mekanik işlemedeki küçük kusurlar, sonraki özel işlemler üzerinde olumsuz etkilere sahip olabilir. Bu potansiyel riski önlemek için, işleme sırasında kalite kontrolü sıkı bir şekilde uygulanmalıdır.

RFQ gönder