Power spinning conformado y sus ventajas.
Como nueva tecnología en el procesamiento de plásticos moderno, el hilado potente tiene ventajas obvias en la producción de piezas giratorias de alta precisión de paredes delgadas:
(1) La resistencia y dureza del material después de un hilado fuerte son aproximadamente un 35% ~ 45% más altas que las del material base. Por lo tanto, un hilado fuerte puede reducir eficazmente el grosor de la pared de diseño y el peso de la pieza, y su rendimiento a la fatiga también puede mejorarse significativamente.
(2) El hilado motorizado es una tecnología de formación integral. Las piezas formadas no tienen soldaduras de barras colectoras, por lo que se mejora el rendimiento general de las piezas, especialmente la vida a la fatiga se puede mejorar significativamente.
(3) Procesamiento sin corte con hilatura potente, que mejora la utilización del material y reduce los costos de producción.
(4) Debido a la alta tasa de adelgazamiento, el hilado fuerte puede detectar eficazmente defectos metalúrgicos en el metal base, y el efecto de estos defectos es muy insignificante o incluso imposible cuando se utilizan otros métodos de prueba no destructivos como el ultrasonido.
(5) La tolerancia dimensional y la tolerancia de forma de las potentes piezas giratorias son relativamente pequeñas.
(6) La hilatura mecánica pertenece a la formación de medio molde y no requiere un juego completo de moldes, por lo que los costos de moldes y los ciclos de fabricación se reducen considerablemente.
(7) La hilatura mecánica pertenece a la formación parcial. Aunque la presión unitaria sobre la superficie de contacto es grande, el área de contacto entre la rueda giratoria y la pieza de trabajo es pequeña, por lo que la fuerza de deformación total y el tonelaje de la máquina herramienta son muy bajos en comparación con otros métodos de procesamiento de presión.
(8) El hilado motorizado pertenece a la formación de estirado axial, y el material en la zona de deformación está en un estado de tensión de compresión bidireccional o triple, por lo que se puede lograr un mayor grado de deformación.
Sobre la base de las ventajas anteriores, especialmente la mejora de la resistencia, dureza y resistencia a la fatiga de las piezas después de un hilado potente, la tecnología de hilado potente se ha utilizado ampliamente en la fabricación de piezas en el campo aeroespacial.
Aplicación de la tecnología Power Spinning en la tecnología de fabricación de aviación
La tecnología de hilatura se ha utilizado ampliamente en la fabricación aeroespacial. En los aviones, varios capós, tanques de combustible auxiliares, tomas de aire, cilindros de gas, tirantes, rieles de deslizamiento y actuadores se han formado por giro (Figura 1). En el motor, la tapa de la hélice, la carcasa, el labio, el cono de admisión, la boquilla, la boquilla, etc. también están parcialmente formados por giro. Este tipo de piezas tiene una estructura compleja, materiales especiales y un gran tamaño. Una vez adoptado el proceso de formación por hilado, se mejora la integridad de las piezas estructurales, se reducen la costura de soldadura y la deformación de las piezas, y se reduce la carga de trabajo de la calibración manual. Más importante aún, a medida que aumenta la resistencia del material después del hilado, el grosor de la pared de diseño de las piezas se puede reducir, reduciendo así el peso de toda la máquina y mejorando la fiabilidad de toda la máquina.
La potente formación giratoria del depósito de combustible auxiliar presenta las mayores ventajas técnicas. El tanque de combustible auxiliar tiene 2 ~ 3 m de largo. El proceso de fabricación tradicional consiste en dividir y formar y luego soldar. El número de fracturas es de más de 6 pétalos. Por lo tanto, el número de soldaduras en todo el tanque auxiliar es más de una docena, la deformación de la soldadura es grande y se requieren muchos procedimientos de calibración. Gran cantidad y ciclo de fabricación largo. Divida el tanque de combustible auxiliar en dos partes simétricas izquierda y derecha desde el medio, adopte un poderoso proceso de hilado, forme una placa gruesa dos veces y luego suelde en el medio, reduciendo la docena original de soldaduras en una, mejorando enormemente la precisión y en general de La resistencia del tanque de combustible auxiliar, reduce el ciclo de fabricación y los costos de fabricación de herramientas.
Hay varios cilindros de gas en el plano, con formas esféricas y cilíndricas. Las presiones de trabajo de estos cilindros de gas son muy altas, algunas llegan a los 45 MPa. Para cumplir con este requisito de presión y reducir el peso de los cilindros de gas, la estructura de estos cilindros de gas está hecha de un revestimiento de material metálico y un material compuesto de bobinado externo, y el revestimiento de metal es de acero inoxidable, aleación de titanio y aleación de aluminio. El método de fabricación tradicional para el revestimiento de cilindros de gas esféricos y cilíndricos es una máquina de forja, es decir, forjar una pieza en bruto cilíndrica con un espesor de pared de aproximadamente 30 mm. Después del mecanizado CNC, el grosor de la pared de la pieza final es de 1,5 ~ 2,5 mm y la tasa de utilización del material es de aproximadamente el 3%, el desperdicio de material es grave, el ciclo de procesamiento es largo y el costo de fabricación es alto. Debido al gran espesor de la pared de forja, la estructura interna a menudo parece desigual y el procesamiento mecánico destruye la integridad de la dirección de flujo de la fibra metálica, reduciendo la vida de fatiga del producto. El revestimiento del cilindro de gas está formado por un fuerte giro. La hoja en blanco c
Se forma mediante un hilado fuerte de 1 a 2 veces para obtener la forma y el tamaño requeridos, lo que reduce en gran medida o incluso elimina el procesamiento mecánico y mejora la vida útil del producto de revestimiento; El cilindro de gas, asistido por el proceso ordinario de giro y cierre, también puede lograr la formación general del revestimiento del cilindro de gas, todo el revestimiento del cilindro de gas no tiene soldaduras y la tasa de utilización del material puede alcanzar más del 90%.
Conformado por hilado de materiales difíciles de deformar como aleaciones de titanio y aleaciones de alta temperatura
Durante décadas, los materiales de hilatura se han concentrado en metales no ferrosos como el acero con bajo contenido de carbono, el acero inoxidable, el aluminio y sus aleaciones. Con el rápido desarrollo de la industria aeroespacial, ha aumentado gradualmente la demanda de hilatura potente de aleaciones de titanio, aleaciones de alta temperatura y otros materiales difíciles de deformar. . Debido a que las aleaciones de titanio tienen poca plasticidad a temperatura ambiente y una gran resistencia a la deformación, es extremadamente difícil realizar un hilado potente a temperatura ambiente. A nivel nacional, TC4, Ti-15-3 y otros materiales han sido sometidos a potentes experimentos de hilatura a temperatura ambiente, pero debido a la temperatura ambiente de TC4 Bajo la influencia de baja plasticidad y varios parámetros del proceso, las piezas de prueba tienen grietas u otros defectos graves.
El material de aleación de titanio adopta el hilado en caliente, lo que supera el problema de la enorme resistencia a la deformación de la aleación de titanio a temperatura ambiente, y las piezas rebotan severamente. Resuelve el problema del endurecimiento por trabajo grave y difícil de eliminar. Puede realizar piezas giratorias de pared delgada de aleación de titanio de tamaño pequeño y mediano. Producción en masa estable. Hay muchas piezas cilíndricas, cónicas y de otras formas especiales de aleación de titanio en motores de aviones y misiles. En el pasado, se formaban mediante soldadura de bobinas. Por ejemplo, ahora se forma un cierto tipo de pieza mediante soldadura de bobina de lámina TC1 con un espesor de 1,2 mm; si Reemplazar TC1 con TC4 puede hacer que la pieza de trabajo obtenga una mejor resistencia y resistencia al calor, y al mismo tiempo, debido al aumento de resistencia, el espesor de la pared de diseño se puede reducir para lograr el propósito de reducción de peso; En segundo lugar, el proceso de hilado fuerte se utiliza para reemplazar la soldadura de la bobina que forma difícil de deformar TC4 evita los defectos causados por la costura de soldadura de la barra colectora, y también refina el grano del material y mejora la resistencia, lo que puede reducir aún más el grosor de la pared y reducir el peso. . En la actualidad, en algunos modelos, para cumplir con los requisitos de reducción de peso y vuelo supersónico para resistencia al calor, se ha considerado que las piezas giratorias de aleación de titanio reemplazan las piezas giratorias originales de aleación de aluminio y acero de alta resistencia.
Las aleaciones de alta temperatura son en su mayoría aleaciones antioxidantes a base de níquel reforzadas con solución sólida, que tienen buena plasticidad y resistencia térmica media por debajo de 900 ? y son adecuadas para la fabricación de cámaras de combustión principales del motor, componentes de postcombustión y paletas guía que funcionan durante mucho tiempo por debajo 900 ?Espera. Sin embargo, el material tiene una mayor resistencia a la deformación a temperatura ambiente y las piezas tienen una recuperación elástica importante. Para las piezas giratorias de paredes delgadas de aleación de alta temperatura, los métodos tradicionales de soldadura y forjado de bobinas tienen las desventajas de baja resistencia, poca confiabilidad y desperdicio de materiales. Se utiliza el hilado. Estas deficiencias pueden evitarse de forma eficaz. Preste mucha atención a la microestructura y las características de rendimiento del material cuando la superaleación esté girando fuerte y organice el proceso de hilado fuerte juntos. Mediante el proceso de recocido adecuado de la pieza en bruto, se puede obtener una pieza en bruto adecuada para el hilado. Combinando pruebas de proceso y tecnología de simulación numérica por computadora y análisis teórico, Optimice el proceso de hilado y los parámetros del proceso; analizar la estructura y desempeño de las piezas terminadas. Resuma la ley entre los parámetros del proceso de conformado por hilado de la superaleación y las propiedades de geometría y estructura de las piezas terminadas. El control de la temperatura de calentamiento del material de superaleación durante el proceso de hilado es particularmente importante. La temperatura de hilado es demasiado baja, las piezas no están unidas al molde y la resistencia a la deformación del material es extremadamente grande. Los bordes de la hoja en blanco son propensos a agrietarse y a otros defectos, e incluso la hoja en blanco está agrietada, lo que da como resultado que se deseche.
Se ha realizado una exploración preliminar sobre la formación por hilado de aleaciones de magnesio en China. La estructura cristalina de la aleación de magnesio es una estructura hexagonal compacta con pocas superficies deslizantes y la formación de plástico es difícil a temperatura ambiente. En la actualidad, la formación de aleaciones de magnesio se basa principalmente en la fundición, especialmente la fundición a presión, y las piezas formadas tienen formas simples y baja precisión dimensional. Sin embargo, el rendimiento de formación de plástico de las aleaciones de magnesio mejora significativamente por encima de la temperatura de recristalización. Ser
Debido a que el rango de temperatura de formación es muy estrecho y la formación por hilatura se lleva a cabo en un gran espacio abierto, la formación por hilatura de las aleaciones de magnesio es más difícil y tiene más ventajas. desafío. Se ha explorado el proceso doméstico de formación por hilado de aleaciones de magnesio, y se ha explorado la mejor temperatura de precalentamiento y temperatura de formación para la formación por hilado de aleaciones de magnesio. La velocidad de adelgazamiento de la aleación de magnesio a diferentes temperaturas, la velocidad de alimentación de la rueda giratoria y la hilatura La velocidad del husillo de la máquina herramienta se sometió a una prueba de proceso, y la influencia de las diferentes temperaturas de formación en las propiedades mecánicas de las aleaciones de magnesio fue resumido, y la influencia de diferentes temperaturas y diferentes parámetros del proceso de conformado en la microestructura de las aleaciones de magnesio.
La aleación de titanio y aluminio es un nuevo tipo de material que se está volviendo cada vez más maduro y cada vez más utilizado. Este tipo de material se ha utilizado inicialmente en motores aeronáuticos. Ti2AlNb es un material avanzado. La aleación es un compuesto intermetálico a base de TiAl desarrollado en los últimos diez años. En comparación con las aleaciones de titanio de alta temperatura, esta aleación tiene una temperatura de servicio más alta, resistencia a la fluencia y resistencia a altas temperaturas, y su densidad y coeficiente de expansión térmica son significativamente más bajos. Basado en superaleaciones a base de níquel, es la primera opción para motores de alto rendimiento con resistencia a altas temperaturas y materiales ligeros. Este tipo de material tiene baja plasticidad a temperatura ambiente y debe formarse a alta temperatura, y el rango de temperatura de formación es relativamente estrecho, lo que dificulta el calentamiento y el control de la temperatura. El método de conformado actual de este tipo de piezas es principalmente la máquina de forja y el conformado. El desperdicio de material es grave y no es beneficioso para la mejora de la estructura y el rendimiento de las piezas. El proceso de formación por hilado de este tipo de material se ha explorado en China, y la temperatura de hilado y el hilado se determinaron la microestructura y propiedades del material después del prensado, lo que sentó una buena base para la amplia aplicación de piezas rotativas de paredes delgadas de este tipo de material en motores.
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