加工中心精加工钛合金的工艺分析！

发布时间：2022-09-16 15:53:41 丨 浏览次数：270

       钛合金材料由于其密度小，比强度高，耐高温，抗氧化性能好等特点，应用广泛。但钛合金机械加工性能差，影响了该材料的广泛使用。

       钛合金即在工业纯钛中加入合金元素，以提高钛的强度。钛合金可分三种：a钛合金，b钛合金和a＋b钛合金。a b钛合金是由a和b双相组成，这类合金组织稳定，高温变形性能、韧性、塑性较好，能进行淬火、时效处理，使合金强化。钛合金的性能特点主要表现在：

       1) 比强度高。钛合金密度小(4.4kg/dm3)重量轻，但其比强度却大于超高强度钢。

       2) 热强性高。钛合金的热稳定性好，在300～500℃条件下，其强度约比铝合金高10倍。

       3) 化学活性大。钛可与空气中的氧、氮、一氧化碳、水蒸气等物质产生强烈的化学反应，在表面形成TiC及TiN硬化层。

       4)导热性差。钛合金导热性差，钛合金TC4在200℃时的热导率l=16.8W/m·℃，导热系数是0.036卡/厘米·秒·℃。

钛合金加工特性分析

       首先，钛合金导热系数低，仅是钢的1/4，铝的1/13，铜的1/25。因切削区散热慢，不利于热平衡，在切削加工过程中，散热和冷却效果很差，易于在切削区形成高温，加工后零件变形回弹大，造成切削刀具扭矩增大、刃口磨损快，耐用度降低。其次，钛合金的导热系数低，使切削热积于切削刀附近的小面积区域内不易散发，前刀面摩擦力加大，不易排屑，切削热不易散发，加速刀具磨损。钛合金化学活性高，在高温下加工易与刀具材料起反应，形成溶敷、扩散，造成粘刀、烧刀、断刀等现象。

       经过对国内常用刀具材料和国外刀具材料进行试验表明，采用高钴刀具效果理想，钴的主要作用能加强二次硬化效果，提高红硬性和热处理后的硬度，同时具有较高的韧性、耐磨性、良好的散热性。

铣刀的几何参数

       钛合金的加工特性决定刀具的几何参数与普通刀具存在着较大区别。

       ·螺旋角β 选择较小的螺旋升角，排屑槽增大，排屑容易，散热快，同时也减小切削加工过程中的切削抗力。

       ·前角γ 切削时刃口锋利，切削轻快，避免钛合金产生过多切削热，从而避免产生二次硬化。

       ·后角α 减小刀刃的磨损速度，有利于散热，耐用度也得到很大程度的提高。

切削参数选择

       钛合金机加工应选择较低的切削速度，适当大的进给量，合理的切深和精加工量，冷却要充分。

       ·切削速度Vc Vc=30～50m/min

       ·进给量f 粗加工时取较大进给量，精加工和半精加工取适中的进给量。

       ·切削深度ap ap=1/3d为宜，钛合金亲合力好，排屑困难，切削深度太大，会造成刀具粘刀、烧刀、断裂现象。

       ·精加工余量αc适中 钛合金表面硬化层约0.1~0.15mm，余量太小，刀刃切削在硬化层上，刀具容易磨损，应该避免硬化层加工，但切削余量不宜过大。

冷却液

       钛合金加工不用含氯的冷却液，避免产生有毒物质和引起氢脆，也能防止钛合金高温应力腐蚀开裂。

       选用合成水溶性乳化液，也可自配用冷却液。

       切削加工时冷却液要保证充足，冷却液循环速度要快，切削液流量和压力要大，加工中心都配有专用冷却喷嘴，只要注意调整就能达到预期的效果。

       通过对钛合金的特性分析，解决了钛合金切削加工过程中存在的难题；通过编制正确、科学的加工工艺，可以降低成本，提高生产效率，得出如下结论：

       ·用加工中心精加工钛合金，满足了零件形状复杂，高精度的要求，且可多件同时加工，提高生产效率。

       ·高钴刀具材料是钛合金理想的加工刀具。

       ·选择合理的刀具几何参数、切削参数、冷却液，可以延长切削刀具寿命，提高生产效率。

       ·安排出合理科学的工艺规程是提高效益、节约成本的方法。

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