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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。 \} v@!PQl m~AAO{\:b 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: Nh }-6|M i0K 2#}=^ (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。 z+7V}aPM (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。 hmGlGc,lf (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。 2A;i (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·℃。 S',h*e g;'S5w9S 钛合金切削加工特性分析 iYgVSVNg :rQDA=Ps 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。 (m:Q'4Ep [mu8V+8@d4 加工中心加工钛合金的特点 JCnHEH Y4 z (1)加工中心可以同时加工多个零件,提高生产效率。 P|@[D=y (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。 +_J@8k (3)具有广泛的适应性和较大的加工灵活性。 pI-Qq%Nwt (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。 4"kc(J`c (5)可以进行精确的成本计算,控制生产进度。 =o~+R\1ux+ (6)不需要专用夹具,可节约成本经费,缩短生产周期。 iv_3R}IbX (7)可大大减轻工人的劳动强度。 `WOoC (8)可利用UG等CAD/CAM软件进行多轴加工。 lf>d{zd5 !~9ASpqvPy 刀具材料的选择 5@%Gq)z5 d9:I.SA)E 选用刀具材料应满足下列要求: -LRx}Mb9 X}(X\rp (1)足够的硬度。刀具的硬度必须要远大于钛合金硬度。 \Hrcf +` (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。 8(Te^] v# (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。 >y#MEN>? (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。 /B?wn=][ z0/+P 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。 &,%n OP=brLGu0 铣刀的几何参数 t;VMtIW+E )jgz(\KZ 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。 ME]4tu f|B\Y/*X (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。 ^g6v#]&WA (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。 z3i`O
La (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。 KBtqtE'(L W`9{RZ' 切削参数选择 "rLm)$I }EwE#sZ# 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。 1q!k#Cliu *
cW%Q@lit (1)切削速度Vc:Vc=30~50m/min。 '+/mt_re= (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。 eK1l~W% (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。 O713'i (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。 rBmW%Gv k8}fKVU; 冷却液 4z5qXI/<m4 >oJabR 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。 Fz(;Eo3 6Zn[l,\ 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。 cI8\d 4/py }w35fG^ 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。 jm<^WQ%Cc (Ud"+a (文章来源:网络转载)
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