Вплив режимів штампування і термообробки заготовок із титанових сплавів на їх механічну оброблюваність

Abstract

У сучасному авіадвигунобудуванні титанові сплави є безальтернативним матеріалом для виготовлення найвідповідальніших та високонавантажених роторних деталей газотурбінних двигунів, таких як моноколеса (бліски) та диски компресора. Широке використання титанових сплавів зумовлено їхнім унікальним поєднанням високої питомої міцності, жароміцності та виняткової корозійної стійкості. Однак обробка титанових сплавів різанням суттєво ускладнена їх низькою теплопровідністю та модулем пружності, а також високою хімічною активністю за підвищених температур. Це призводить до надвисоких термічних навантажень, пружного відтискання матеріалу та катастрофічного зношування різального інструменту. Практика доводить, що суто інструментального підходу для вирішення цієї проблеми недостатньо, оскільки оброблюваність металу суттєво залежить від його внутрішньої морфології та початкового стану. У роботі проаналізовано стан питання і основні напрями досліджень щодо впливу технологічної «спадковості» – параметрів штампування та термічної обробки – на мікроструктуру, фазовий склад, рівень залишкових напружень та подальшу оброблюваність титанових сплавів. Наведено результати досліджень щодо оптимізації температурно-швидкісних режимів ізотермічного штампування для формування необхідних типів мікроструктури та запобігання утворенню дефектів. Розглянуто вплив залишкових напружень, отриманих після кування, на деформування тонкостінних деталей під час багатокоординатного фрезерування. Крім того, висвітлено інноваційний метод «цифрових відбитків» для контролю якості деталей на основі безперервного аналізу динаміки зусиль різання безпосередньо на верстаті. У підсумку сформульовано висновки про необхідність інтегрованого підходу до виготовлення аерокосмічних деталей, за якого параметри термомеханічної обробки (ізотермічного штампування) жорстко синхронізуються з майбутньою стратегією механічної обробки для мінімізації геометричних відхилень та забезпечення високих експлуатаційних характеристик виробу.