Bagaimana baja paduan kekuatan ultra tinggi 300M diproses menjadi roda pendaratan pesawat?

Baja berkekuatan sangat tinggi 300M semakin banyak digunakan karena sifat materialnya yang sangat baik, tetapi material ini memiliki tingkat kesulitan pemrosesan yang tinggi. Dengan mempelajari teknologi pemrosesan dari pemrosesan kasar dan halus material ini, menguasai parameter dan metode pemrosesan yang ilmiah dan masuk akal, produk dari material ini dapat diproduksi secara stabil. Sementara itu, teknologi pemrosesannya dapat dirujuk dan digunakan oleh material serupa lainnya, yang memiliki signifikansi promosi.
Industri penerbangan digambarkan sebagai "bunga industri modern", yang merupakan indikator penting teknologi, ekonomi, kekuatan pertahanan nasional, dan tingkat industrialisasi suatu negara. Di satu sisi, industri ini merupakan fondasi keamanan pertahanan nasional, dan di sisi lain, industri ini juga merupakan pilar penting yang mendorong pembangunan ekonomi negara. Sebagai harta nasional, industri manufaktur penerbangan memadukan karakteristik khas industri berteknologi tinggi dan industri manufaktur canggih, dan telah mendapat perhatian tinggi dan prioritas pengembangan dari negara-negara di seluruh dunia.

Dalam desain struktur pesawat terbang sipil canggih baik di dalam negeri maupun internasional, untuk memenuhi persyaratan masa pakai yang lama, perawatan yang mudah, dan bobot pesawat yang ringan, struktur bagian dasar berkembang ke arah integrasi, kompleksitas, dan dinding tipis. Oleh karena itu, semakin banyak desain struktur terpadu yang diadopsi, dan material baru digunakan untuk meningkatkan kekuatan struktur pesawat terbang.
Dengan terus berkembangnya teknologi material, teknologi penempaan, dan teknologi pemrosesan, penggunaan baja paduan berkekuatan sangat tinggi untuk memproduksi komponen penahan beban utama roda pendaratan pesawat besar telah menjadi pilihan yang tak terelakkan. Saat ini, material roda pendaratan yang paling banyak digunakan di luar negeri adalah baja paduan berkekuatan sangat tinggi, seperti 35NCD16 dari Prancis, 30XCH-2A dari Rusia, dan 300M dari Amerika Serikat. Kekuatan material yang tinggi dapat membuat roda pendaratan menjadi ringan, dan pengurangan berat selalu menjadi indikator penting yang diupayakan dalam desain roda pendaratan. Pada saat yang sama, material harus memiliki kinerja komprehensif yang sangat baik untuk memastikan keandalan pengoperasian roda pendaratan.

(1) Baja paduan kekuatan ultra tinggi 300M dengan sifat logam merupakan baja nikel kromium molibdenum karbon sedang yang penting dalam industri penerbangan Amerika, dan komposisi logamnya ditunjukkan pada Tabel 1.

Tabel 1 Komposisi Kimia Bahan (Fraksi Massa) (%)

Dibandingkan dengan logam lain, sifat kimia, fisika, dan mekanik logam ini memiliki karakteristik tersendiri, yang dapat diringkas sebagai berikut:
① Kekuatan sangat tinggi. Baja berkekuatan sangat tinggi adalah jenis baja dengan kandungan karbon rendah dan paduan rendah. Dibandingkan dengan baja non-paduan, baja ini memiliki kekuatan lebih tinggi dan secara inheren dikenal sebagai baja paduan rendah berkekuatan sangat tinggi.
② Kekuatan luluh tinggi. Dibandingkan dengan baja non-paduan, baja paduan rendah memiliki titik luluh yang lebih tinggi, sehingga di bawah beban yang sama, berat komponen dapat dikurangi hingga 20% hingga 30%.
③ Plastisitas dan ketangguhan yang baik. Proporsi unsur paduan dalam baja paduan rendah relatif rendah, dan memiliki plastisitas dan ketangguhan yang baik.
④ Kekerasan tinggi. Material paduan mengandung unsur-unsur seperti Ni, Cr, Mo, dll., yang membuat austenit baja yang didinginkan secara berlebihan menjadi cukup stabil. Setelah pendinginan udara, struktur martensit dan bainit dapat diperoleh.

(2) Analisis kinerja pemrosesan material: Material ini umumnya memiliki dua tahap perlakuan panas, yaitu normalisasi+tempering dan pendinginan+tempering. Kekerasan yang sesuai dari kedua tahap ini ditunjukkan pada Tabel 2.

Tmampu 2 Kekerasan Material

Dari Tabel 2, dapat dilihat bahwa material tersebut memiliki kekerasan yang baik, dan nilai kekuatan tariknya juga sangat tinggi. Justru karena alasan inilah material tersebut sangat sulit untuk dimesin dan termasuk dalam kategori material yang sulit dimesin, terutama terwujud dalam aspek-aspek berikut:
① Kekuatan pemotongan tinggi. Karena kekerasan dan kekuatan material yang tinggi, kepadatan atom dan gaya ikatan yang tinggi, ketangguhan fraktur yang tinggi dan plastisitas yang persisten, gaya pemotongan besar selama proses pemotongan, dan fluktuasi gaya pemotongan juga relatif besar.
② Temperatur pemotongan tinggi. Selama proses pemotongan, paduan logam menggunakan sejumlah besar daya deformasi pemotongan, menghasilkan banyak panas, dan memusatkan sejumlah besar panas pemotongan di zona pemotongan, sehingga membentuk temperatur pemotongan tinggi.
③ Ada kecenderungan kuat untuk pengerasan kerja. Paduan memiliki karakteristik plastisitas dan ketangguhan tinggi, ditambah dengan koefisien penguatan tinggi, yang menghasilkan deformasi plastis besar di bawah aksi gaya pemotongan dan panas pemotongan, yang mengakibatkan pengerasan kerja; Di bawah aksi panas pemotongan, material menyerap atom unsur seperti hidrogen, oksigen, dan nitrogen di media sekitarnya untuk membentuk permukaan yang keras dan getas, yang menyebabkan kesulitan besar untuk pemotongan.
④ Keausan pahat yang berlebihan. Saat memotong, gaya pemotongan tinggi, panas pemotongan tinggi, dan gesekan langsung antara pahat dan serpihan meningkat. Material pahat memiliki afinitas dengan material benda kerja. Selain itu, adanya titik keras pada material dan fenomena pengerasan kerja yang parah membuat pahat rentan terhadap keausan adhesif, keausan difusi, keausan gerinda, keausan praktis, dan keausan alur selama proses pemotongan, yang menyebabkan pahat kehilangan kemampuan pemotongannya.
⑤ Keripik sulit ditangani. Material ini memiliki kekuatan, plastisitas, dan ketangguhan yang tinggi, dan keripik yang dihasilkan selama pemotongan dibungkus dengan pita, yang tidak hanya tidak aman tetapi juga memengaruhi kelancaran proses pemotongan dan tidak mudah ditangani.
⑥ Deformasi pemotongan sangat signifikan. Selama pemrosesan material paduan, suhu pemotongan tinggi, plastisitas tinggi, dan deformasi termal rentan terjadi selama pemrosesan, sehingga sulit untuk memastikan beberapa dimensi dan bentuk yang tepat.

Sichuan Huitai Special Metals Co., Ltd. telah lama berkomitmen untuk memproses baja berkekuatan sangat tinggi 300M. Tingkat kekuatan tarik material ini mencapai 1900-2100MPa. Setelah pengujian dan pemotongan terus-menerus, menggunakan alat pemrosesan khusus, rencana pemrosesan yang stabil telah dirangkum untuk memastikan produksi produk yang stabil dan efisien. Teknologi pemrosesan material ini diperkenalkan dari tiga aspek: pemesinan kasar, pemesinan bubut, dan pemesinan penggilingan 300M. Di antara semuanya, pemesinan bubut dan penggilingan 300M termasuk dalam kategori pemesinan presisi.

Pemesinan kasar 300M umumnya dilakukan sebelum perlakuan panas akhir. Pada saat ini, material berada dalam kondisi normalisasi+temper, dengan nilai kekerasan maksimum 31HRC. Kekerasannya rendah, memiliki viskositas tertentu, dan tidak mudah pecah. Untuk mengurangi kelonggaran pemotongan untuk pemesinan presisi, sebanyak mungkin material dihilangkan selama pemesinan kasar.
(1) Alat yang umum digunakan untuk perputaran kasar adalah CNMP120408 dari WIDIA, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1a, yang cocok untuk permesinan kasar. Karena bahan bakunya lunak, untuk memecah serpihan dengan lebih baik dan memastikan efisiensi pemrosesan yang tinggi, parameter pemrosesannya umumnya lebih besar. Kecepatan pemotongannya adalah 175~200m/menit, kedalaman pemotongan 1,5~2mm, dan laju umpan 0,2~0,4mm/r. Setelah diproses, serbuk besi yang dihasilkan kecil dan kerusakan serpihannya bagus.

a) Alat pemutar luar

b) Keripik

Gambar 1 Alat Pembalik Eksternal dan Chip

(2) Pemesinan lubang dalam adalah metode pemesinan penghilangan material cepat yang dapat dipilih dari pengeboran U dan pemesinan lubang dalam, dengan sedikit perbedaan antara kedua metode tersebut.
1) Gunakan bor U untuk pemesinan. Karena daya tinggi yang dibutuhkan untuk menggunakan bor U dan diameter lubang yang diproses relatif besar, pusat pemesinan horizontal umumnya dipilih. Saat menggunakan pengeboran, kecepatan pemotongan alat berada di antara 40-60m/menit, dan jumlah pemotongan gigi tunggal alat berada di antara 0.15-0.3mm. Di bawah parameter pemrosesan ini, serpihan yang dihasilkan akan sedikit lebih tipis, tetapi keadaan pemecahan serpihan yang lebih baik juga dapat dicapai. Gambar 2 menunjukkan pemesinan bor U yang digunakan pada pusat pemesinan horizontal dan serpihan yang dihasilkan.

a) Bor U

b) Keripik
Gambar 2 Bor U dan serpihan

2) Pemrosesan pengeboran lubang dalam. Saat menggunakan bor lubang dalam untuk pemrosesan, perhatian khusus harus diberikan pada mode fraktur serpihan. Serpihan yang panjang dan tipis sangat rentan menyumbat tabung pemotong alat bor lubang dalam, yang menyebabkan serpihan tidak dapat dikeluarkan. Dalam pemesinan umum, jumlah pemotongan per gigi adalah 0.2-0.4mm. Sambil memastikan kekuatan alat dan beban mesin yang memadai, cobalah untuk mengendalikan jumlah pemotongan per gigi di atas 0.3mm. Ini akan membuat serpihan besi lebih mudah pecah dan menghasilkan serpihan yang ideal. Alat pemesinan dan serpihan ditunjukkan pada Gambar 3.

a) Alat pengeboran lubang dalam

b) Keripik dengan jumlah pemotongan 0.3mm per gigi
Gambar 3 Alat dan serpihan pengeboran lubang dalam

Pembubutan secara umum dibagi menjadi pembubutan lingkaran luar dan pemboran lubang dalam. Tingkat kesulitan pembubutan lebih rendah daripada pemboran, dan kekuatan pahat selama pembubutan lebih baik daripada pemboran, sehingga pelepasan serpihan lebih mudah dan pendinginan lebih memadai. Untuk memastikan kualitas pemesinan komponen, secara umum dibagi menjadi pemesinan kasar dan halus.

Gambar 4 Pemesinan presisi bilah putar

(1) Saat melakukan pemesinan kasar pada lingkaran luar dengan pembubutan eksternal, kecepatan liniernya adalah 90-120m/menit, kedalaman pemotongannya adalah 0.3-0.8mm, dan laju umpannya adalah 0.1-0.2mm/r. Saat menggunakan alat ini untuk pemesinan, dapat dipastikan bahwa hanya ada satu titik ujung alat yang bersentuhan dengan lingkaran luar komponen, yang dapat mengurangi gaya pemotongan dan panas pemotongan. Alat dan serpihan yang digunakan untuk pemesinan lingkaran luar ditunjukkan pada Gambar 5.

a) Alat pemutar luar

b) Keripik
Gambar 5 Alat Pembalik Eksternal dan Chip

Dari Gambar 5, dapat dilihat bahwa serpihan yang dihasilkan berwarna lebih gelap dan lebih panjang, membentuk bentuk keriting. Hal ini karena setelah perlakuan panas akhir, kekuatan tarik material meningkat pesat, dan sejumlah besar panas pemotongan dihasilkan selama proses pemesinan, yang tidak mudah memecah serpihan.
Saat melakukan pemesinan presisi pada lingkaran luar, kecepatan liniernya adalah {{0}}m/menit, kedalaman pemotongannya adalah 0.05-0.1mm, dan laju umpannya adalah 0.05-0.1mm/r. Parameter pemrosesan tersebut dapat memastikan bahwa permukaan lingkaran luar yang dibubut secara presisi sangat halus, dan serpihan yang dihasilkan ditunjukkan pada Gambar 6.

Gambar 6 Serpihan halus

(2) Ada tiga hal yang perlu diperhatikan saat mengerjakan lubang bagian dalam: pertama, harus ada pendinginan yang baik, pendingin yang cukup, dan konsentrasi pendingin harus dipastikan; Kedua, perlu untuk memastikan pembuangan chip yang baik dan menghindari terjadinya pemerasan dan pemotongan chip; Yang ketiga adalah memastikan bahwa alat pemotong memiliki kekakuan yang baik.
Untuk mencapai penghilangan serpihan yang baik, pemesinan kasar biasanya mengadopsi metode pemboran tersegmentasi saat mengebor lubang bagian dalam, yang dibagi menjadi beberapa segmen berdasarkan panjang total lubang bagian dalam komponen. Selama pemboran tersegmentasi, serpihan yang dihasilkan dapat dibuang tepat waktu, menghindari penumpukan sejumlah besar serpihan di lubang bagian dalam dan menyebabkan alat menyimpang. Metode pemboran ditunjukkan pada Gambar 7. Saat mengebor lubang bagian dalam, perlu menggunakan pemegang alat penyerap goncangan dan alat berdiameter besar. Panjang alat harus sesuai dengan panjang komponen, dan alat harus sedikit lebih panjang dari komponen. Ini dapat memaksimalkan kekakuan alat, menghindari getaran dan pemotongan, dan membuat permukaan lubang bagian dalam lebih halus. Perkakas yang digunakan untuk membuat lubang ditunjukkan pada Gambar 8. Selama pemesinan kasar, kecepatan liniernya adalah 90~120m/menit, kedalaman pemotongannya adalah 0.2~0.5mm, dan laju umpannya adalah 0,1~0,2mm/r. Serpihan yang dihasilkan ditunjukkan pada Gambar 9.

Gambar 7 Metode pemboran

Gambar 8 Batang pisau antigetar

Gambar 9 Keripik pengeboran kasar

Keripik yang dihasilkan dari pemboran lebih panjang daripada keripik dari lingkaran luar mobil karena kedalaman pemotongannya lebih kecil daripada lingkaran luar mobil, sehingga lebih sulit dipatahkan dan lebih keriting. Parameter pemrosesan lubang dalam pemboran presisi mirip dengan lingkaran luar pembubutan presisi, dan keripik yang dihasilkan juga pada dasarnya serupa.

Saat merancang proses pemesinan, untuk memastikan kelancaran seluruh proses pemesinan, penggilingan bentuk akhir komponen dipilih, dan fitur pemesinan, alat pemotong, dan metode pemesinan yang dipilih juga berbeda.

(1) Pemesinan kasar umumnya menggunakan alat pemotong jenis kartu mesin, yang memiliki efisiensi pemrosesan tinggi dan biaya rendah. Bilah standar dapat memastikan stabilitas dimensi pemesinan kasar. Saat memproses material ini, memilih alat yang diproduksi oleh Shante dapat mencapai hasil yang baik. Model alat adalah R390-020A20-11M, dan model bilah adalah R390-11 T3 31M-KM, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10. Saat menggunakan alat ini untuk pemesinan, kecepatan pemotongan adalah 100-150m/menit, kedalaman pemotongan adalah 0,5 mm, dan laju umpan adalah 400-800 mm/menit. Memilih kedalaman pemotongan yang terlalu besar dapat menyebabkan kerusakan abnormal seperti patahnya bilah pada bilah. Setelah pemrosesan, serpihan ditunjukkan pada Gambar 11.

Gambar 10 Alat dan bilah permesinan kasar

Gambar 11 Serpihan penggilingan kasar

(2) Jika ukuran fitur dari komponen kecil kecil, alat dengan diameter lebih besar tidak dapat digunakan. Untuk meningkatkan masa pakai alat dan memastikan kualitas pemesinan komponen, diperlukan beberapa keterampilan pemesinan. Saat memproses 300M, sebaiknya gunakan penggilingan sikloidal daripada penggilingan berlapis untuk fitur berukuran kecil.

Penggilingan sikloidal memiliki banyak keuntungan, seperti efisiensi pemesinan yang tinggi, gaya pemotongan radial yang rendah, tidak sensitif terhadap getaran, dan deviasi yang kecil saat mengerjakan alur yang dalam. Penggilingan ini memiliki kinerja penghilangan serpihan yang baik dan menghasilkan lebih sedikit panas. Penggilingan ini direkomendasikan untuk digunakan untuk memproses material keras dan kondisi yang sensitif terhadap getaran. Mode pemrosesannya ditunjukkan pada Gambar 12. Saat menggunakan penggilingan sikloidal, kecepatan pemotongan dapat mencapai 150-200m/menit.

Gambar 12 Penggilingan sikloidal

(3) Saat melakukan pemesinan presisi, disarankan untuk memilih alat pemotong yang sedekat mungkin dengan ukuran pemesinan untuk memastikan kekakuan yang baik, dan alat pemotong yang dilapisi harus dipilih, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 13. Ujung pemotong alat harus tajam, sehingga kekasaran permukaan yang dihasilkan dapat memenuhi persyaratan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 14.

Gambar 13 Penggilingan sikloidal

Gambar 14 Kualitas permukaan setelah pemesinan presisi

Karena sifat material baja berkekuatan sangat tinggi 300M yang sangat baik, jangkauan aplikasinya menjadi semakin luas, tetapi pada saat yang sama, baja ini juga meningkatkan kesulitan pemrosesan. Dalam proses produksi, perlu untuk memilih alat pemotong khusus dan parameter pemrosesan yang wajar untuk menghindari pengerjaan ulang atau pemborosan komponen. Dengan berkembangnya teknologi pemrosesan yang baru, pemrosesan material tersebut pasti akan menjadi relatif sederhana dan mudah, sementara juga memerlukan ringkasan dan akumulasi pengalaman pemrosesan yang berkelanjutan.
Komponen pesawat dapat bekerja di lingkungan yang keras, jadi perhatian khusus harus diberikan pada kualitas produk. Cacat kecil dalam pemrosesan mekanis dapat berdampak buruk pada proses khusus berikutnya. Untuk menghindari potensi risiko ini, kontrol kualitas harus ditegakkan secara ketat selama pemrosesan.

Kirim RFQ