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opticsky 2007-12-24 11:50

钛合金的加工特点与工艺分析

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。 `BF+)fs  
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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: O_*%_S}F&  
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(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。 H $XO] \  
(2)热强性高。钛合金的热稳定性好,在300~500℃条件下,其强度约比铝合金高10倍。 t#=W'HyW8  
(3)化学活性大。钛可与空气中的氧、氮、一氧化碳、水蒸气等物质产生强烈的化学反应,在表面形成TiC及TiN硬化层。 <V>]-bl/  
(4)导热性差。钛合金导热性差,钛合金TC4在200℃时的热导率l=16.8W/m·℃,导热系数是0.036卡/厘米·秒·℃。 sA#}0>`3S  
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钛合金切削加工特性分析 u{o3  
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首先,钛合金导热系数低,仅是钢的1/4、铝的1/13、铜的1/25。因切削区散热慢,不利于热平衡,在切削加工过程中,散热和冷却效果很差,易于在切削区形成高温,加工后零件变形回弹大,造成切削刀具扭矩增大、刃口磨损快,耐用度降低。其次,钛合金的导热系数低,使切削热积于切削刀附近的小面积区域内不易散发,前刀面摩擦力加大,不易排屑,切削热不易散发,加速刀具磨损。最后,钛合金化学活性高,在高温下加工易与刀具材料起反应,形成溶敷、扩散,造成粘刀、烧刀、断刀等现象。 xo a1='  
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加工中心加工钛合金的特点 jH({Qc,97  
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(1)加工中心可以同时加工多个零件,提高生产效率。  6g576  
(2)可提高零件加工精度,产品一致性好。加工中心具有刀具补偿功能,可以获得机床本身的加工精度。 8,7^@[bzXx  
(3)具有广泛的适应性和较大的加工灵活性。 e ^2n58  
(4)可实现一机多能。加工中心可以进行铣削、钻孔、镗孔、攻丝等一系列加工。 `-/-(v+ i  
(5)可以进行精确的成本计算,控制生产进度。 oIrO%v:'!  
(6)不需要专用夹具,可节约成本经费,缩短生产周期。 =;ClOy9  
(7)可大大减轻工人的劳动强度。 UQ c!"D  
(8)可利用UG等CAD/CAM软件进行多轴加工。 Py y!B  
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刀具材料的选择 C3)*Mn3%P  
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选用刀具材料应满足下列要求: E2K{9@i  
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(1)足够的硬度。刀具的硬度必须要远大于钛合金硬度。 >J*x` a3Q  
(2)足够的强度和韧性。由于刀具切削钛合金时要承受很大的扭矩和切削力,因此必须有足够的强度和韧性。 d<K2 \:P{}  
(3)足够的耐磨性。由于钛合金韧性好,加工时切削刃要锋利,因此刀具材料必须有足够的抗磨损能力,这样才能减少加工硬化。这是选择加工钛合金刀具最重要的参数。 \2)D  
(4)刀具材料与钛合金亲合能力要差。由于钛合金化学活性高,因此要避免刀具材料和钛合金形成溶敷、扩散而成合金,造成粘刀、烧刀现象。 y)vK=,"  
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经过对国内常用刀具材料和国外刀具材料进行的切削试验表明,采用高钴刀具效果理想,钴的主要作用是加强二次硬化效果,提高红硬性和热处理后的硬度,同时具有较高的韧性、耐磨性、良好的散热性。 \Kr8k`f  
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铣刀的几何参数 0xVw{k}1U  
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钛合金的加工特性决定刀具的几何参数与普通刀具存在较大区别。 FJ,"a%m/Q  
y^Uh<L0M  
(1)螺旋角β:选择较小的螺旋升角,增大排屑槽,排屑容易,散热快,同时也减小切削加工过程中的切削抗力。 >m]LV}">O  
(2)前角γ:切削时刃口锋利,切削轻快,避免钛合金产生过多切削热,从而避免产生二次硬化。 ,_iq$I;  
(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。 <yl%q*gls  
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切削参数选择 xP4}LL9)  
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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。 P9`R~HO'`  
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(1)切削速度Vc:Vc=30~50m/min。 plL|Ubn  
(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。 V'hb 4}@  
(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。 3P@D!lV&K  
(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。 &S,_Z/BS;  
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冷却液 m< H{@ZgN(  
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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。 vd?Bk_d9k,  
.7]P-]uOZ  
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。 jr,N+K(@T  
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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。 Mg #yl\v  
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(文章来源:网络转载)
byxf 2008-11-06 09:11
学习,学习
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