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      加工中心精加工鈦合金的工藝分析!

      2022-09-18

             鈦合金材料由于其密度小,比強度高,耐高溫,抗氧化性能好等特點,應用廣泛。但鈦合金機械加工性能差,影響了該材料的廣泛使用。

             鈦合金即在工業純鈦中加入合金元素,以提高鈦的強度。鈦合金可分三種:a鈦合金,b鈦合金和a+b鈦合金。a b鈦合金是由a和b雙相組成,這類合金組織穩定,高溫變形性能、韌性、塑性較好,能進行淬火、時效處理,使合金強化。鈦合金的性能特點主要表現在:

             1) 比強度高。鈦合金密度小(4.4kg/dm3)重量輕,但其比強度卻大于超高強度鋼。

             2) 熱強性高。鈦合金的熱穩定性好,在300~500℃條件下,其強度約比鋁合金高10倍。

             3) 化學活性大。鈦可與空氣中的氧、氮、一氧化碳、水蒸氣等物質產生強烈的化學反應,在表面形成TiC及TiN硬化層。

             4)導熱性差。鈦合金導熱性差,鈦合金TC4在200℃時的熱導率l=16.8W/m·℃,導熱系數是0.036卡/厘米·秒·℃。

      鈦合金加工特性分析

             首先,鈦合金導熱系數低,僅是鋼的1/4,鋁的1/13,銅的1/25。因切削區散熱慢,不利于熱平衡,在切削加工過程中,散熱和冷卻效果很差,易于在切削區形成高溫,加工后零件變形回彈大,造成切削刀具扭矩增大、刃口磨損快,耐用度降低。其次,鈦合金的導熱系數低,使切削熱積于切削刀附近的小面積區域內不易散發,前刀面摩擦力加大,不易排屑,切削熱不易散發,加速刀具磨損。鈦合金化學活性高,在高溫下加工易與刀具材料起反應,形成溶敷、擴散,造成粘刀、燒刀、斷刀等現象。

             經過對國內常用刀具材料和國外刀具材料進行試驗表明,采用高鈷刀具效果理想,鈷的主要作用能加強二次硬化效果,提高紅硬性和熱處理后的硬度,同時具有較高的韌性、耐磨性、良好的散熱性。

      銑刀的幾何參數

             鈦合金的加工特性決定刀具的幾何參數與普通刀具存在著較大區別。

             ·螺旋角β 選擇較小的螺旋升角,排屑槽增大,排屑容易,散熱快,同時也減小切削加工過程中的切削抗力。

             ·前角γ 切削時刃口鋒利,切削輕快,避免鈦合金產生過多切削熱,從而避免產生二次硬化。

             ·后角α 減小刀刃的磨損速度,有利于散熱,耐用度也得到很大程度的提高。

      切削參數選擇

             鈦合金機加工應選擇較低的切削速度,適當大的進給量,合理的切深和精加工量,冷卻要充分。

             ·切削速度Vc Vc=30~50m/min

             ·進給量f 粗加工時取較大進給量,精加工和半精加工取適中的進給量。

             ·切削深度ap ap=1/3d為宜,鈦合金親合力好,排屑困難,切削深度太大,會造成刀具粘刀、燒刀、斷裂現象。

             ·精加工余量αc適中 鈦合金表面硬化層約0.1~0.15mm,余量太小,刀刃切削在硬化層上,刀具容易磨損,應該避免硬化層加工,但切削余量不宜過大。

      冷卻液

             鈦合金加工不用含氯的冷卻液,避免產生有毒物質和引起氫脆,也能防止鈦合金高溫應力腐蝕開裂。

             選用合成水溶性乳化液,也可自配用冷卻液。

             切削加工時冷卻液要保證充足,冷卻液循環速度要快,切削液流量和壓力要大,加工中心都配有專用冷卻噴嘴,只要注意調整就能達到預期的效果。

             通過對鈦合金的特性分析,解決了鈦合金切削加工過程中存在的難題;通過編制正確、科學的加工工藝,可以降低成本,提高生產效率,得出如下結論:

             ·用加工中心精加工鈦合金,滿足了零件形狀復雜,高精度的要求,且可多件同時加工,提高生產效率。

             ·高鈷刀具材料是鈦合金理想的加工刀具。

             ·選擇合理的刀具幾何參數、切削參數、冷卻液,可以延長切削刀具壽命,提高生產效率。

             ·安排出合理科學的工藝規程是提高效益、節約成本的方法。


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