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    [转载]钛合金的加工特点与工艺分析 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2007-12-24
    — 本帖被 cyqdesign 从 机械加工与制造 移动到本区(2010-12-09) —
    钛合金材料由于密度小、比强度高、耐高温、抗氧化性能好等特点,在航空航天等领域应用广泛。但钛合金的机械加工性能差,影响了该材料的广泛使用。 %>Gb]dv?  
    6d]4 %QT  
    钛合金是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: V.:,Q  
    [T r7SU#x  
    (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。 b\ED<'  
    (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。 _MC',p&  
    (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。 ]Ik~TW&  
    (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·℃。 &D M3/^70  
    6Sd:5eTEQ  
    钛合金切削加工特性分析 M}o.= Iqa  
    s?}qia\~m  
    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。最后,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。 4j3_OUwWZx  
    5%2~/ "  
    加工中心加工钛合金的特点 mbbhz,  
    8J'5%$3u  
    (1)加工中心可以同时加工多个零件,提高生产效率。 ra*|HcLD  
    (2)可提高零件加工精度,产品一致性好。加工中心具有刀具补偿功能,可以获得机床本身的加工精度。 ~$6` e:n  
    (3)具有广泛的适应性和较大的加工灵活性。 .\oW@2,RA9  
    (4)可实现一机多能。加工中心可以进行铣削、钻孔、镗孔、攻丝等一系列加工。 <~uzHg%Y  
    (5)可以进行精确的成本计算,控制生产进度。 >bV3~m$a+  
    (6)不需要专用夹具,可节约成本经费,缩短生产周期。 L-E &m*%  
    (7)可大大减轻工人的劳动强度。 [!%5(Ro_  
    (8)可利用UG等CAD/CAM软件进行多轴加工。 /E<Q_/'Z  
    aQ(P#n>a2  
    刀具材料的选择 J'WzEgCnU  
    D,.`mX  
    选用刀具材料应满足下列要求: ^Ak?2,xB#+  
    12#yHsk  
    (1)足够的硬度。刀具的硬度必须要远大于钛合金硬度。 \uHC9}0  
    (2)足够的强度和韧性。由于刀具切削钛合金时要承受很大的扭矩和切削力,因此必须有足够的强度和韧性。 t8RtJ2;  
    (3)足够的耐磨性。由于钛合金韧性好,加工时切削刃要锋利,因此刀具材料必须有足够的抗磨损能力,这样才能减少加工硬化。这是选择加工钛合金刀具最重要的参数。 )8^E{w^D}  
    (4)刀具材料与钛合金亲合能力要差。由于钛合金化学活性高,因此要避免刀具材料和钛合金形成溶敷、扩散而成合金,造成粘刀、烧刀现象。 m&=Dy5  
    I@m(}  
    经过对国内常用刀具材料和国外刀具材料进行的切削试验表明,采用高钴刀具效果理想,钴的主要作用是加强二次硬化效果,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。 #L!`n )J"  
    &w^9#L  
    铣刀的几何参数 A v>v\ :.>  
    ROTKK8:+:  
    钛合金的加工特性决定刀具的几何参数与普通刀具存在较大区别。 m<j;f  
    EFDmNud`Q  
    (1)螺旋角β:选择较小的螺旋升角,增大排屑槽,排屑容易,散热快,同时也减小切削加工过程中的切削抗力。 b&yuy  
    (2)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。 CP9Q|'oJ  
    (3)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。 W>!:K^8]  
    !)oQ9,N  
    切削参数选择 r(wf>w3  
    [H\0 '  
    钛合金机加工应选择较低的切削速度,适当的进给量,合理的切深和精加工量,冷却要充分。 6k@F?qHS  
    a:*N0  
    (1)切削速度Vc:Vc=30~50m/min。 wq.'8Y~BE  
    (2)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。 ^(  
    (3)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。 ? ;Sg,.J  
    (4)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。 >.UEs 8QV  
    FP&Ykx~  
    冷却液 L %acsb}  
    S ^~"#   
    钛合金加工最好不使用含氯的冷却液,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。可选用合成水溶性乳化液,也可自配冷却液。 \h[*oeh  
    ~ 1TT?H  
    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效果。 T0fm6 J  
    5xKod0bA  
    通过对钛合金的特性分析,编制正确、科学的加工工艺,可以降低成本,提高生产效率。 ^vh!1"T  
    xr.;B`T0\'  
    (文章来源:网络转载)
     
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    只看该作者 1楼 发表于: 2008-11-06
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