Легура волфрам-молибдена је материјал који се тешко обрађује, са високим трошковима обраде, ниском ефикасношћу обраде и великим хабањем алата. Користећи АБАКУС софтвер за анализу коначних елемената, успостављен је тродимензионални модел глодања легуре волфрам-молибден и проучаван је процес млевења легуре волфрам-молибден за различите параметре резања. Закон варијације силе резања и температуре резања се верификује тестом глодања да би се проверила ефикасност симулационог модела. Оптимална комбинација параметара сечења добијена је ортогоналним експериментима, односно брзина резања вц=60м/с, задњи захват ап=3мм, помак по зубу фз=0.16мм/з .
преамбула
1
Волфрам и молибден су богати резервама и широко распрострањени у мојој земљи. Волфрам и молибден припадају групи ВИИБ елемената у периодном систему елемената и типични су метали високе тачке топљења. Пошто легура волфрам-молибден има вишу тачку топљења и мању густину од чистог волфрама, она комбинује предности волфрама и молибдена. Отпорност на корозију и аблацију [1], тако да постаје важан материјал у области ваздухопловства, може се користити у млазницама ракетних мотора и кључним компонентама гасних турбина, а има и ширу перспективу примене у будућој индустријској области.
У циљу проучавања принципа резања легуре волфрам-молибдена, научници су спровели много истраживачког рада. Када је Луо Зхенгцхуан [2] користио алате од цементног карбида за сечење легура на бази волфрама, хабање алата је било изузетно брзо, а главни облик хабања који је изазвао квар алата од цементног карбида била је троугласта површина хабања која се појавила на пресеку главног бок и помоћни бок. Главни узрок хабања алата је механичко хабање узроковано тврдим тачкама, а дифузија кобалта као везива у цементном карбиду убрзава хабање алата. Приликом сечења легура на бази волфрама, Ие Ии [3] је открио да фино или ултра-фино зрни алати од цементног карбида на бази ВЦ са премазима отпорним на хабање на површини имају краћи век трајања. Неекономично је обрађивати његове легуре. Алати од композитне керамике нису погодни за сечење материјала са високим садржајем легура волфрама, а животни век ПЦД дијамантских алата није значајно побољшан у поређењу са цементним карбидом на бази ВЦ-а. Волфрам и његове легуре се најбоље обрађују помоћу ПЦБН алата за сечење и класа са више ЦБН садржаја (као што је ДБЦ80), тако да се могу постићи боље економске користи.
АБАКУС софтвер за анализу коначних елемената је уобичајено коришћен софтвер за симулацију сечења метала. Има моћне функције нелинеарне анализе и може да реализује термичко-механичку спрегу. Легура волфрам-молибдена је материјал који се тешко обрађује, који има високу цену обраде, ниску ефикасност обраде и озбиљно хабање алата. Због тога се у овом раду користи софтвер за анализу коначних елемената АБАКУС за успостављање тродимензионалног модела млевења легуре волфрам-молибден. Сила резања и температура резања која се стварају у процесу се мењају, а на крају се добија оптимална комбинација параметара глодања ортогоналним тестом, који даје референцу за стварни процес глодања.
Моделирање коначних елемената легуре волфрам-молибдена
2
2.1 Модел геометрије алата
Симулација користи стандардну глодалицу са оштрицом од цементног карбида 4-, а спецификације су приказане у табели 1. Модел глодала је генерисан коришћењем софтвера за 3Д моделирање СолидВоркс, као што је приказано на слици 1. Пошто је сврха ове студије је анализирати варијацију силе резања и температуре резања под различитим параметрима глодања, а с обзиром на то да је главна резна ивица алата много мања од радног комада, алат се у АБАКУС анализи коначних елемената претпоставља да је круто тело, без обзира деформације и хабања алата, физички параметри алата приказани су у табели 2.
Табела 1 Спецификације алата (јединица: мм) слика
слика
Слика 1 Модел глодала
Табела 2 Физички параметри алата
слика
2.2 Конститутивни модел материјала од легуре волфрам-молибдена
Материјал за симулацију радног предмета у овом раду је легура волфрам-молибден, а главни физички и механички параметри перформанси приказани су у табели 3[4].
Табела 3. Физички параметри материјала легура волфрам-молибден
слика
У процесу сечења метала, у већини случајева, материјали се подвргавају еластично-пластичној деформацији под високом температуром, великом деформацијом и великом брзином деформације, тако да је успостављање разумног модела материјала такође кључни корак за успешну симулацију. Модел материјала у овом раду усваја Јохнсон-Цоок конститутивни модел, који може одражавати ефекат стврдњавања деформацијом, ефекат стврдњавања деформацијом и ефекат термичког омекшавања материјала, а његов облик је
слика
У формули, σ је напон течења (МПа); ε је пластична деформација; ε0 је референтна брзина деформације; Т је температура (степен); Тр је собна температура (степен); Тм је тачка топљења материјала (степен); А, Б, Ц, м и н су параметри материјала, а вредности су приказане у табели 4[5].
Табела 4 Џонсон-Кукови конститутивни параметри модела материјала од легура волфрам-молибден
слика
2.3 Контакт и гранични услови
Креирајте атрибут контакта, а пошто се алат током симулације сматра крутим телом, потребно је да креирате још једно ограничење крутог тела. Креирајте гранични услов у оквиру почетног корака анализе да бисте ограничили све степене слободе на страни радног комада. Алат треба да ограничи 4 степена слободе и подеси ротацију и кретање око З осе, где је брзина ротације брзина вретена, а брзина кретања брзина увлачења. Направите унапред дефинисано температурно поље и дефинишите температуру радног комада као 298К.
2.4 Мрежна подела
Квалитет поделе мреже има велики утицај на резултате симулације коначних елемената. Због тога, приликом повезивања модела, прво треба изабрати одговарајући тип јединице мреже, а тачност и цену треба свеобухватно размотрити како би се разумно контролисала густина мреже. Што је мрежа гушћа, то је већа тачност резултата симулације, али ће повећати рачунске трошкове. Минимална величина мреже алата и решетке радног предмета је 0.02 мм, а алат и радни предмет су подељени у униформне мреже. Структура алата је сложена, користи се тетраедарска независна структурна мрежа, тип је Ц3Д10МТ, а мрежа алата је 74400 јединица. Радни предмет има хексаедарску структурирану мрежу, мрежа радног комада је 26250 јединица, а тип мреже радног комада је Ц3Д8РТ. Алат и радни предмет након спајања су приказани на сл. 2 и сл. 3 респективно.
слика
Слика 2 Мрежа алата
слика
Слика 3 Мрежа радног комада
2.5 Решење модела
АБАКУС/Екплицит се користи за прорачун модела, а тип корака анализе је динамички експлицитни термално-механички корак анализе спреге. Након што је прорачун завршен, резултати се могу погледати и анализирати кроз АБАКУС модул за накнадну обраду. Резултати симулације глодања приказани су на слици 4.
слика
Слика 4 Резултати симулације глодања
Симулирани ортогонални тест
3
3.1 Експериментални дизајн
Овај експеримент углавном проучава утицај брзине резања вц, задњег захвата ап и помака по зубу фз на силу резања и температуру резања у процесу глодања легуре волфрам-молибдена, па се поставља ортогонална табела са три фактора и четири нивоа (видети Табела 5), односно узети вц, ап и фз као независне променљиве. Нека су ширина сечења ае=1мм, минимална сила резања Ф и минимална температура сечења Т као одзив [6]. По принципу селекције ортогоналне тестне табеле, усвојена је ортогонална табела Л16, а распоред испитивања и резултати приказани су у табели 6.
Табела 5 Ортогонални фактори и нивои
слика
Табела 6 Резултати ортогоналног теста
слика
3.2 Анализа резултата симулације коначних елемената
Метода опсега Р се користи за анализу резултата ортогоналног теста, а опсег се односи на разлику између максималне и минималне вредности која одговара сваком индексу нивоа. Метода анализе опсега, која се назива Р метода, је најчешће коришћена метода за анализу резултата ортогоналних експеримената. Ова метода обухвата два модула прорачуна и просуђивања, и може открити примарни и секундарни, оптимални ниво и оптималну комбинацију фактора у тесту [7]. Принцип Р методе је да се упореди опсег вредности у свакој колони израчунавањем опсега. Што је већи опсег, већи је утицај фактора на резултат, који је главни фактор, а затим анализирајте резултат методом интуитивне анализе. Узимајући минималну силу резања Ф као индекс, видети табелу 7 за анализу резултата испитивања. У табели, К1, К2, К3 и К4 су збир резултата испитивања на сваком нивоу сваког фактора утицаја, а к1, к2, к3 и к4 су одговарајуће просечне вредности. вредност.
Табела 7 Анализа резултата теста индекса Ф (Јединица: Н) Слика
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>А, па је оптимална шема индекса Ф Б1Ц2А2, односно брзина резања вц је 60м/с, количина помака по зубу фз је 0,16мм/з, а количина повратног сечења ап је 2мм. Узимајући за индекс минималну температуру резања Т, анализа резултата испитивања је приказана у табели 8.
Табела 8 Анализа резултата теста индекса Т (јединица: К)
слика
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>Б, тако да је пожељно решење А1Б12Ц4, то јест, брзина резања вц је 50м/с, а брзина помака по зубу Количина фз је 0,16 мм/з, а количина ап је 4 мм.
Тест глодања легуре волфрам-молибдена и верификација модела
4
4.1 Експериментални дизајн
Да би се проверила валидност модела коначних елемената теста глодања легуре волфрам-молибдена, за глодање је коришћен ЦНЦ обрадни центар ЈОХНФОРД-ВМЦ-850, а стандардно 4-ивично глодало од карбида изабран као алат (види слику 5).
слика
Слика 5 глодалица
Величина листа радног комада је 150мм×130мм×45мм. Да би се радни предмет причврстио на динамометар, рупа за причвршћивање се обрађује на радном предмету пре глодања, а рупа се буши бушилицом од волфрамовог челика φ8,6 мм, а затим кроз цилиндрични шестоугаони вијак М8 за причвршћивање. У експерименту је за мерење силе резања коришћен тросмерни динамометар КИСТЛЕР9257б, динамометар је фиксиран на столу алатне машине помоћу потисне плоче, а температура сечења је мерена инфрацрвеним термометром. Фиксирање динамометра и радног предмета је приказано на слици 6, а процес мерења силе и мерења температуре приказан је на слици 7.
слика
а) Обрада монтажних рупа
слика
б) Мерач силе је фиксан
Слика 6. Причвршћивање мерача силе и радног комада
слика
а) Мерење силе резања
слика
б) Мерење температуре резања
Слика 7 Мерење силе и процес мерења температуре
4.2 Валидација модела
За испитивање су одабране три групе параметара сечења. Симулиране вредности, измерене вредности и грешке силе резања и температуре резања приказане су у табели 9 и табели 10. Из табеле 9 и табеле 10 се види да је максимална грешка резултата симулације 15,6%, што је у границама од 20%. , тако да резултати испитивања испуњавају захтеве инжењерских апликација.
Табела 9 Симулационе вредности, мерена вредност и грешка силе резања
слика
Табела 10 Симулација вредности, мерена вредност и грешка температуре резања
слика
закључак
5
У овом раду, софтвер за анализу коначних елемената АБАКУС је коришћен за успостављање тродимензионалног модела млевења легуре волфрам-молибден. Према различитим параметрима резања, проучаван је закон варијације силе резања и температуре резања насталих у процесу млевења легуре волфрам-молибден, а ортогоналним експериментима су добијени оптимални параметри глодања. Комбинација, наведите референцу за стварно глодање. Добијени закључци су следећи.
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>А. Дакле, оптимално решење силе резања Ф је Б1Ц2А2, односно вц=60м/с, фз= 0.16мм/з, ап=2мм.
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>Б. Дакле, оптимално решење температуре резања Т је А1Б1Ц4, односно вц=50м/с, фз=0.16мм/з,ап=4мм.
3) Свеобухватно размотрити ефикасност сечења и предности у стварној обради и добити оптималну комбинацију параметара процеса, односно вц=60м/с, фз=0.16мм/з, ап{{4 }}мм.
