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鈦合金加工分析

版權所有:哈爾濱東安利峰刀具有限公司

鈦合金加工分析

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鈦合金產品的比強度在金屬結構材料中是很高的,它的強度與鋼材相當,但其重量僅為鋼材的57%。另外,鈦合金具有比重小、熱強度高、熱穩定性和抗腐蝕性好等特性,但鈦合金材料切削加工困難、加工效率低。所以如何攻克鈦合金加工難,效率低的問題一直是亟待解決的難題。

鈦合金加工困難的原因

鈦合金的導熱系數小,因此在加工鈦合金時切削溫度很高,在相同條件下,加工TC4的切削溫度比45號鋼高出一倍以上,加工時產生的熱量很難通過工件釋放;鈦合金的比熱小,加工時局部溫度上升快。因此,造成刀具的溫度很高,刀尖急劇磨損,使用壽命降低。

鈦合金彈性模量低,使已加工表面容易產生回彈,特別是薄壁零件的加工回彈更為嚴重,易引起后刀面與已加工表面產生強烈摩擦,從而磨損刀具和崩刃。

鈦合金化學活性很強,高溫下易與氧、氫、氮發生作用,使其強度增加,塑性下降,在加熱和鍛造過程中形成的富氧層使機械加工困難。

鈦合金材料的切削加工原則

在加工過程中,所選用的刀具材料、切削條件以及切削加工時間都會影響鈦合金切削加工的效率和經濟性。

1.選用合理的刀具材料

針對鈦合金材料的性能、加工方法、加工技術條件,合理地選用刀具材料。刀具材料應選擇較常用、價格較低、耐磨性好、熱硬性高,并具有足夠韌性的材料。

2.改善切削條件

機床-夾具-刀具的系統剛性要好。機床各部分間隙要調整好,主軸的徑向跳動要小。夾具裝夾工作要牢固,要有足夠剛性。刀具切削部分盡量要短,在容屑足夠的情況下盡量加大切削刃厚度,提高刀具的強度和剛性。

3.對被加工材料進行適當的熱處理

通過熱處理來改變鈦合金材料的性能和金相組織[iii],達到改善材料切削加工性的目的。

4.選擇合理的切削用量

切削速度要低。因為切削速度對切削刃的溫度影響很大,切削速度越高,則切削刃溫度劇增,切削刃溫度的高低直接影響著刀具的壽命,所以要選擇合適的切削速度。

1 采用較小的前角和較大的后角以增大切屑與前刀面的接觸長度,減小工件與后刀面的摩擦,刀尖采用圓弧過渡刃以提高強度,避免尖角燒損和崩刃。要保持刀刃鋒利,以保證排屑流暢,避免粘屑崩刃。切削速度宜低,以免切削溫度過高;進給量適中,過大易燒刀,過小則因刀刃在加工硬化層中工作而磨損過快;切削深度可較大,使刀尖在硬化層以下工作,有利于提高刀具耐用度。 

2)盡可能使用硬質合金刀具,如鎢鈷類硬質合金與鈦合金化學親和力小、導熱性好、強度也較高。低速下斷續切削時可選用耐沖擊的超細晶粒硬質合金,成形和復雜刀具可用高溫性能好的高速鋼。

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