為什么說(shuō)鈦合金是一種非常難加工材料

發(fā)布時(shí)間：2021-03-12 10:43:35 點(diǎn)擊次數(shù)：414

為什么咱們認(rèn)為鈦合金是一種難加工資料？由于對(duì)其加工機(jī)理和現(xiàn)象缺乏深入的認(rèn)識(shí)。

1．鈦加工的物理現(xiàn)象

鈦合金加工時(shí)的切削力僅僅略高于同等硬度的鋼，但是加工鈦合金的物理現(xiàn)象比加工鋼要雜亂得多，從而使鈦合金加工面對(duì)巨大的困難。

大多數(shù)的鈦合金的熱導(dǎo)率很低，只有鋼的1/7，鋁的1/16。因而，在切削鈦合金進(jìn)程中發(fā)生的熱量不會(huì)迅速傳遞給工件或被切屑帶走，而集聚在切削區(qū)域，所發(fā)生的溫度可高達(dá)1000℃以上，使刀具的刃口迅速磨損、崩裂和生成積屑瘤，快速呈現(xiàn)磨損的刀刃，又使切削區(qū)域發(fā)生更多的熱量，進(jìn)一步縮短刀具的壽數(shù)。

鈦合金

切削進(jìn)程中發(fā)生的高溫同時(shí)破壞了鈦合金零件的外表完整性，導(dǎo)致零件幾許精度下降和呈現(xiàn)嚴(yán)峻減少其疲勞強(qiáng)度的加工硬化現(xiàn)象。

鈦合金的彈性對(duì)零件性能來(lái)說(shuō)可能是有益的，但是在切削進(jìn)程中，工件的彈性變形是發(fā)生振蕩的重要原因。切削壓力使“彈性”的工件脫離刀具和反彈，從而使刀具與工件之間沖突現(xiàn)象大于切削作用。沖突進(jìn)程也會(huì)發(fā)生熱，加重了鈦合金導(dǎo)熱性不良問(wèn)題。

加工薄壁或環(huán)形等易變形零件時(shí)，這個(gè)問(wèn)題就更加嚴(yán)峻，將鈦合金薄壁零件加工到預(yù)期的尺寸精度不是一件簡(jiǎn)單的事。由于隨著工件資料被刀具推開時(shí)，薄壁的部分變形已經(jīng)超出彈性規(guī)模而發(fā)生塑性變形，切削點(diǎn)的資料強(qiáng)度和硬度明顯添加。此時(shí)，按照原先確定的切削速度加工就變得過(guò)高，進(jìn)一步導(dǎo)致刀具急劇磨損。

“熱”是鈦合金難加工的“元兇巨惡”！

2.加工鈦合金的工藝訣竅

在了解鈦合金加工機(jī)理的基礎(chǔ)上，加上以往的經(jīng)歷，加工鈦合金的主要工藝訣竅如下：

(1)選用正角型幾許形狀的刀片，以減少切削力、切削熱和工件的變形。

(2)保持穩(wěn)定的進(jìn)給以避免工件的硬化，在切削進(jìn)程中刀具要一直處于進(jìn)給狀況，銑削時(shí)徑向吃刀量ae應(yīng)為半徑的30%。

(3)選用高壓大流量切削液，以保證加工進(jìn)程的熱穩(wěn)定性，避免因溫度過(guò)高導(dǎo)致工件外表變性和刀具損壞。

(4)保持刀片刃口尖利，鈍的刀具是熱集結(jié)和磨損的原因，簡(jiǎn)單導(dǎo)致刀具失效。

(5)盡可能在鈦合金最軟的狀況加工，由于淬硬后資料變得更難加工，熱處理提高了資料的強(qiáng)度并添加刀片的磨損。

(6)運(yùn)用大的刀尖圓弧半徑或倒角切入，盡可能把更多的刀刃進(jìn)入切削。這能夠減少每一點(diǎn)的切削力和熱量，避免部分破損。在銑削鈦合金時(shí)，各切削參數(shù)中切削速度對(duì)刀具壽數(shù)vc的影響最大，徑向吃刀量（銑削深度）ae次之。

3.從刀片下手解決鈦加工難題

鈦合金加工時(shí)呈現(xiàn)的刀片溝槽磨損是后邊和前面在沿切削深度方向上的部分磨損，它往往是由于前期加工留下的硬化層所構(gòu)成的。刀具與工件資料在加工溫度超過(guò)800℃的化學(xué)反應(yīng)和擴(kuò)散，也是構(gòu)成溝槽磨損的原因之一。由于在加工進(jìn)程中，工件的鈦分子在刀片的前面積累，在高壓高溫下“焊接”到刀刃上，構(gòu)成積屑瘤。當(dāng)積屑瘤從刀刃上剝離時(shí)，將刀片的硬質(zhì)合金涂層帶走，因而，鈦合金加工需要特別的刀片資料和幾許形狀。

4.合適鈦加工的刀具結(jié)構(gòu)

鈦合金加工的焦點(diǎn)是熱，大量高壓切削液要及時(shí)準(zhǔn)確地噴射到切削刃上，才能夠快速地將熱量移除。市場(chǎng)上有專門用于鈦合金加工的銑刀獨(dú)特結(jié)構(gòu)。