Volfram-molibden qotishmasi ishlov berish qiyin bo'lgan material bo'lib, yuqori ishlov berish xarajati, past ishlov berish samaradorligi va asbobning jiddiy aşınmasına ega. ABAQUS chekli elementlarni tahlil qilish dasturidan foydalanib, volfram-molibden qotishmasining uch o'lchovli frezalash modeli yaratildi va volfram-molibden qotishmasining frezalash jarayoni turli xil kesish parametrlari uchun o'rganildi. Simulyatsiya modelining samaradorligini tekshirish uchun kesish kuchi va kesish haroratining o'zgaruvchan qonuni frezalash testi bilan tasdiqlanadi. Kesish parametrlarining optimal kombinatsiyasi ortogonal tajribalar orqali olindi, ya'ni kesish tezligi vc=60m/s, orqaga tutashuv ap=3mm, tish boshiga o'tish fz=0,16mm/z .
muqaddima
1
Volfram va molibden zahiralariga boy va mamlakatimizda keng tarqalgan. Volfram va molibden elementlar davriy sistemasidagi VIIB guruh elementlariga kiradi va tipik yuqori erish nuqtasiga ega metallardir. Volfram-molibden qotishmasi sof volframga qaraganda yuqori erish nuqtasi va past zichlikka ega bo'lganligi sababli, u volfram va molibdenning afzalliklarini birlashtiradi. Korroziya va ablasyon qarshilik [1], shuning uchun u aerokosmik sohada muhim materialga aylanib bormoqda, raketa dvigatelining nozullarida va gaz turbinalarining asosiy komponentlarida ishlatilishi mumkin va kelajakda sanoat sohasida kengroq qo'llash istiqbollariga ega.
Volfram-molibden qotishmasining kesish printsipini o'rganish uchun olimlar ko'plab tadqiqot ishlarini olib borishdi. Luo Zhengchuan [2] volfram asosidagi qotishmalarni kesish uchun sementlangan karbid asboblaridan foydalanganda, asbobning aşınması juda tez edi va sementlangan karbid asboblarining ishdan chiqishiga sabab bo'lgan asosiy aşınma shakli asosiy kesishuvda paydo bo'lgan uchburchak aşınma maydoni edi. qanot va yordamchi qanot. Asbobning eskirishining asosiy sababi qattiq nuqtalardan kelib chiqqan mexanik eskirishdir va sementlangan karbidda bog'lovchi sifatida kobaltning tarqalishi asbobning aşınmasını tezlashtiradi. Volfram asosidagi qotishmalarni kesishda Ye Yi [3] sirtida aşınmaya bardoshli qoplamali nozik taneli yoki juda nozik taneli WC asosidagi sementlangan karbid asboblarning xizmat qilish muddati qisqaroq ekanligini aniqladi. Uning qotishmalarini ishlov berish tejamkor emas. Kompozit keramika asboblari yuqori volframli qotishma materiallarni kesish uchun mos emas va PCD olmos asboblarining ishlash muddati WC asosidagi sementlangan karbid bilan solishtirganda sezilarli darajada yaxshilanmagan. Volfram va uning qotishma materiallari eng yaxshi iqtisodiy foyda olish uchun PCBN kesish asboblari va ko'proq CBN tarkibiga ega bo'lgan navlar (masalan, DBC80) bilan qayta ishlanadi.
ABAQUS chekli elementlarni tahlil qilish dasturi metall kesish simulyatsiyasi uchun keng tarqalgan dastur hisoblanadi. U kuchli chiziqli bo'lmagan tahlil funktsiyalariga ega va termal-mexanik ulanishni amalga oshirishi mumkin. Volfram-molibden qotishmasi ishlov berish qiyin bo'lgan material bo'lib, yuqori ishlov berish xarajati, past ishlov berish samaradorligi va asbobning jiddiy aşınmasına ega. Shu sababli, ushbu maqola volfram-molibden qotishmasining uch o'lchovli frezalash modelini yaratish uchun ABAQUS chekli elementlarni tahlil qilish dasturidan foydalanadi. Jarayonda hosil bo'lgan kesish kuchi va kesish harorati o'zgartiriladi va nihoyat, frezalash parametrlarining optimal kombinatsiyasi haqiqiy frezalash jarayoni uchun mos yozuvlar beruvchi ortogonal sinov orqali olinadi.
Volfram-molibden qotishmasi chekli elementlarni modellashtirish
2
2.1 Asbob geometriyasi modeli
Simulyatsiyada sementlangan karbid standart 4-pichoqli freza ishlatiladi va spetsifikatsiyalar 1-jadvalda ko'rsatilgan. Freza modeli 1-rasmda ko'rsatilganidek, SolidWorks 3D modellashtirish dasturi yordamida yaratilgan. Ushbu tadqiqotning maqsadi turli frezalash parametrlari ostida kesish kuchi va kesish haroratining o'zgarishini tahlil qilishdan iborat va asbobning asosiy kesish qirrasi ishlov beriladigan qismdan ancha kichik ekanligini hisobga olsak, asbob ABAQUS chekli elementlar tahlilida qattiq jism sifatida qabul qilinadi. Asbobning deformatsiyasi va aşınması, asbobning fizik parametrlari 2-jadvalda ko'rsatilgan.
1-jadval Asbobning texnik xususiyatlari (birlik: mm) rasm
rasm
1-rasm Freze mashinasi modeli
2-jadval Asbobning jismoniy parametrlari
rasm
2.2 Volfram-molibden qotishma materialining konstitutsiyaviy modeli
Ushbu maqoladagi simulyatsiya ish qismi volfram-molibden qotishmasi bo'lib, asosiy jismoniy va mexanik ishlash ko'rsatkichlari 3-jadvalda ko'rsatilgan [4].
3-jadval Volfram-molibden qotishma materiallarining fizik parametrlari
rasm
Metallni kesish jarayonida ko'p hollarda materiallar yuqori harorat, yuqori kuchlanish va yuqori kuchlanish tezligi ostida elastik-plastik deformatsiyaga uchraydi, shuning uchun oqilona material modelini yaratish ham muvaffaqiyatli simulyatsiya uchun asosiy qadamdir. Ushbu maqoladagi material modeli Jonson-Kuk konstitutsiyaviy modelini qabul qiladi, bu materialning deformatsiyaning qattiqlashuvi, deformatsiyaning qattiqlashuvi va termal yumshatuvchi ta'sirini aks ettirishi mumkin va uning shakli
rasm
Formulada s - oqim kuchlanishi (MPa); e - plastik deformatsiya; e0 - mos yozuvlar kuchlanish tezligi; T - harorat (daraja); Tr - xona harorati (daraja); Tm - materialning erish nuqtasi (daraja); A, B, C, m va n moddiy parametrlar bo'lib, qiymatlar 4-jadvalda ko'rsatilgan [5].
4-jadval Jonson-Kuk volfram-molibden qotishma materiallarining konstitutsiyaviy model parametrlari
rasm
2.3 Aloqa va chegara shartlari
Kontakt atributini yarating va simulyatsiya paytida asbob qattiq tana deb hisoblanganligi sababli, siz boshqa qattiq tana cheklovini yaratishingiz kerak. Ishlov beriladigan qismning barcha erkinlik darajasini cheklash uchun dastlabki tahlil bosqichida chegara shartini yarating. Asbob 4 daraja erkinlikni cheklashi va Z o'qi atrofida aylanish va harakatni o'rnatishi kerak, bu erda aylanish tezligi mil tezligi va harakat tezligi besleme tezligidir. Oldindan belgilangan harorat maydonini yarating va ish qismining haroratini 298K deb belgilang.
2.4 Mesh bo'limi
Tarmoqli bo'linish sifati chekli elementlarni simulyatsiya qilish natijalariga katta ta'sir ko'rsatadi. Shuning uchun, modelni to'rlashda, avvalo mos keladigan to'r birligi turini tanlash kerak va to'r zichligini oqilona nazorat qilish uchun aniqlik va narxni har tomonlama hisobga olish kerak. Tarmoq qanchalik zichroq bo'lsa, simulyatsiya natijalarining aniqligi shunchalik yuqori bo'ladi, ammo bu hisoblash xarajatlarini oshiradi. Asboblar va ishlov beriladigan qismlar panjarasining minimal o'lchami 0.02 mm, asbob va ishlov beriladigan qism mos ravishda bir xil to'rlarga bo'linadi. Asbob tuzilishi murakkab bo'lib, tetraedral mustaqil bo'lmagan strukturaviy panjara yordamida, turi C3D10MT, asboblar panjarasi esa 74400 birlik. Ish qismi olti burchakli tuzilgan panjarani qabul qiladi, ishlov beriladigan qism panjarasi 26250 birlik va ish qismi panjara turi C3D8RT. Meshlashdan keyin asbob va ish qismi mos ravishda 2 va 3-rasmda ko'rsatilgan.
rasm
2-rasm Asboblar panjarasi
rasm
3-rasm Ishlov beriladigan qismning panjarasi
2.5 Model yechim
Modelni hisoblash uchun ABAQUS/Explicit ishlatiladi va tahlil bosqichining turi dinamik aniq termal-mexanik ulanish tahlil bosqichidir. Hisoblash tugagandan so'ng, natijalarni ABAQUS post-processing moduli orqali ko'rish va tahlil qilish mumkin. Frezeleme simulyatsiyasi natijalari 4-rasmda ko'rsatilgan.
rasm
4-rasm Frezeleme simulyatsiyasi natijalari
Simulyatsiya qilingan ortogonal test
3
3.1 Eksperimental loyihalash
Ushbu tajriba, asosan, volfram-molibden qotishmasini frezalash jarayonida kesish tezligi vc, orqaga tutashuv ap va tish boshiga o'tish fz ning kesish kuchi va kesish haroratiga ta'sirini o'rganadi, shuning uchun uchta omil va to'rt darajali ortogonal jadval tuziladi (qarang. 5-jadval) , ya'ni mustaqil o'zgaruvchilar sifatida vc, ap va fz ni oling. Kesish kengligi ae=1mm, minimal kesish kuchi F va minimal kesish harorati T javob sifatida [6] bo'lsin. Ortogonal test jadvalini tanlash printsipiga ko'ra, L16 ortogonal jadvali qabul qilinadi va test tartibi va natijalari 6-jadvalda ko'rsatilgan.
5-jadval Ortogonal omillar va darajalar
rasm
6-jadval Ortogonal test natijalari
rasm
3.2 Cheklangan elementlarni simulyatsiya qilish natijalarini tahlil qilish
Ortogonal test natijalarini tahlil qilish uchun diapazon R usuli qo'llaniladi va diapazon har bir daraja indeksiga mos keladigan maksimal qiymat va minimal qiymat o'rtasidagi farqni bildiradi. R usuli deb ataladigan diapazonni tahlil qilish usuli ortogonal tajribalar natijalarini tahlil qilish uchun eng ko'p qo'llaniladigan usuldir. Ushbu usul ikkita hisoblash va mulohaza modulini o'z ichiga oladi va testda birlamchi va ikkilamchi, optimal daraja va omillarning optimal kombinatsiyasini aniqlashi mumkin [7]. R usulining printsipi diapazonni hisoblash orqali har bir ustundagi qiymatlar oralig'ini solishtirishdir. Diapazon qanchalik katta bo'lsa, omilning asosiy omil bo'lgan natijaga ta'siri shunchalik ko'p bo'ladi va natijani intuitiv tahlil usuli orqali tahlil qiling. Indeks sifatida minimal kesish kuchini F olib, sinov natijalarini tahlil qilish uchun 7-jadvalga qarang. Jadvalda K1, K2, K3 va K4 har bir ta'sir etuvchi omilning har bir darajasidagi test natijalari yig'indisi, k1, k2, k3 va k4 esa mos keladigan o'rtacha qiymatlardir. qiymat.
7-jadval F indeksi test natijalari tahlili (birlik: N) Rasm
From Table 7, it can be concluded that the amount of back cutting and feed per tooth have a great influence on the cutting force, and the primary and secondary influences are B>C>A, shuning uchun F indeksining optimal sxemasi B1C2A2, ya’ni kesish tezligi vc 60m/s, bir tish uchun ozuqa miqdori fz 0,16mm/z, orqaga kesish ap. 2 mm. Indeks sifatida minimal kesish harorati T ni olib, sinov natijalarining tahlili 8-jadvalda ko'rsatilgan.
8-jadval T indeksi test natijalarini tahlil qilish (birlik: K)
rasm
From Table 8, it can be concluded that the cutting speed and the amount of back cutting have a great influence on the cutting temperature, and the primary and secondary effects are A>C>B, shuning uchun afzal qilingan yechim A1B12C4, ya'ni kesish tezligi vc 50m/s va tish boshiga besleme tezligi fz miqdori 0,16mm/z, ap miqdori esa 4mm.
Volfram-molibden qotishma frezalash sinovi va modelni tekshirish
4
4.1 Eksperimental loyihalash
Volfram-molibden qotishma frezalash sinovining chekli elementlar modelining haqiqiyligini tekshirish uchun CNC ishlov berish markazi JOHNFORD-VMC-850 frezalash uchun ishlatilgan va standart 4-qirrali karbid frezasi ishlatilgan. asbob sifatida tanlangan (5-rasmga qarang).
rasm
5-rasm frezalashtiruvchi
Ishlov beriladigan varaqning o'lchami 150 mm × 130 mm × 45 mm. Ish qismini dinamometrga mahkamlash uchun frezalashdan oldin o'rnatish teshigi ishlov beriladigan qismga ishlov beriladi va teshik ph8,6 mm volframli po'lat burg'ulash uchi bilan, so'ngra mahkamlash uchun M8 silindrsimon boshli olti burchakli rozetka boshi murvatidan burg'ulanadi. Tajribada kesish kuchini oʻlchash uchun KISTLER9257b uch yoʻnalishli dinamometrdan foydalanildi, dinamometr dastgoh stoliga bosim plitasi orqali oʻrnatildi va kesish harorati infraqizil termometr bilan oʻlchandi. Dinamometr va ish qismini mahkamlash 6-rasmda, kuchni o'lchash va haroratni o'lchash jarayoni 7-rasmda ko'rsatilgan.
rasm
a) O'rnatish teshiklarini ishlov berish
rasm
b) kuch o'lchagich o'rnatilgan
6-rasm Kuch o'lchagichni va ish qismini mahkamlash
rasm
a) Kesish kuchini o'lchash
rasm
b) Kesish haroratini o'lchash
Shakl 7 Kuchni o'lchash va haroratni o'lchash jarayoni
4.2 Modelni tekshirish
Sinov uchun kesish parametrlarining uchta guruhi tanlangan. Kesish kuchi va kesish haroratining simulyatsiya qilingan qiymatlari, o'lchangan qiymatlari va xatolari 9-jadval va 10-jadvalda ko'rsatilgan. 9-jadval va 10-jadvaldan ko'rinib turibdiki, simulyatsiya natijalarining maksimal xatosi 15,6% ni tashkil qiladi, bu 20% ichida. , shuning uchun test natijalari muhandislik ilovalari talablariga javob beradi.
9-jadval Simulyatsiya qiymati, o'lchangan qiymat va kesish kuchining xatosi
rasm
10-jadval Simulyatsiya qiymati, o'lchangan qiymat va kesish haroratining xatosi
rasm
xulosa
5
Ushbu maqolada ABAQUS chekli elementlarni tahlil qilish dasturi volfram-molibden qotishmasining uch o'lchovli frezalash modelini yaratish uchun ishlatiladi. Turli xil kesish parametrlariga ko'ra, volfram-molibden qotishmasini frezalash jarayonida hosil bo'lgan kesish kuchi va kesish haroratining o'zgaruvchan qonuni o'rganiladi va ortogonal tajribalar orqali optimal frezalash parametrlari olinadi. Kombinatsiya, haqiqiy frezalash uchun ma'lumotnomani taqdim eting. Olingan xulosalar quyidagicha.
1) The back engagement ap and the feed per tooth fz have a great influence on the cutting force F, and the primary and secondary influences are B>C>A. Demak, F kesuvchi kuchning optimal yechimi B1C2A2, ya’ni vc=60m/s, fz= 0.16mm/z, ap{6}}mm.
2) The cutting speed vc and the back cutting amount ap have a great influence on the cutting temperature T, and the primary and secondary influences are A>C>B. Demak, kesish harorati T ning optimal yechimi A1B1C4, ya’ni vc=50m/s, fz=0.16mm/ z,ap=4mm.
3) Haqiqiy ishlov berishda kesish samaradorligi va afzalliklarini har tomonlama ko'rib chiqing va jarayon parametrlarining optimal kombinatsiyasini oling, ya'ni vc=60m/s, fz=0.16mm/z, ap{{4 }} mm.
