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簡析鈦合金的性能特點與加工特點

作者：沖壓件 ????來源：本站原創(chuàng)????發(fā)布時間：2021-01-28T08:41:18????瀏覽量：

鈦合金具有抗腐蝕性好，強度高，使機械性能穩(wěn)定的優(yōu)點，鈦合金材料重量輕，密度是4.51，比強度高，因此成為航空航天等領(lǐng)域的重要金屬材料也是飛機及發(fā)動機最為理想的制造材料。但其加工性能較差，特別是鉆孔和攻絲的效率很低，在很大程度上制約著產(chǎn)品中鈦合金零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
鈦合金性能特點：
1.鈦合金的攻絲加工
鈦合金攻絲加工，特別是小孔攻絲加工是很困難的。其主要原因是由于鈦合金導(dǎo)熱系數(shù)低，在攻絲加工過程中，切削區(qū)形成高溫，造成鈦合金熱膨脹，另外，鈦合金加工后回彈大，孔壁擠壓絲錐，甚至將牙型面包住，絲錐不能轉(zhuǎn)動，否則將絲錐折斷。經(jīng)過大量分析試驗，最后主要通過改進絲錐結(jié)構(gòu)形式和選擇適合鈦合金刀具材料解決了這一難題。
2.絲錐結(jié)構(gòu)形式
標準絲錐一次切削成形，切削量大，扭矩也大，孔壁熱膨脹和回彈后，絲錐轉(zhuǎn)動困難。為了解決這一間題，改進了絲錐的結(jié)構(gòu)形式，將標準絲錐的一次切削加工，分為I、II, II工三錐切削，同時，將絲錐加工成跳齒型，很好地解決了斷屑間題，切削輕快，效果非常好，效率大大提高，冷卻效果也得到了改善。
3.冷卻液
鈦合金玫絲時使用的冷卻液與鉆削加工時使用的冷卻液相同。
鈦合金的硬度大于HB350時切削加工特別困難，小于HB300時則容易出現(xiàn)粘刀現(xiàn)象，也難于切削。但鈦合金的硬度只是難于切削加工的一個方面，關(guān)鍵在于鈦合金本身化學(xué)、物理、力學(xué)性能間的綜合對其切削加工性的影響。鈦合金有如下切削特點：
　 (1)變形系數(shù)?。哼@是鈦合金切削加工的顯著特點，變形系數(shù)小于或接近于1。切屑在前刀面上滑動摩擦的路程大大增大，加速刀具磨損。
　　(2)切削溫度高：由于鈦合金的導(dǎo)熱系數(shù)很小(只相當于45號鋼的1/5～1/7)，切屑與前刀面的接觸長度極短，切削時產(chǎn)生的熱不易傳出，集中在切削區(qū)和切削刃附近的較小范圍內(nèi)，切削溫度很高。在相同的切削條件下，切削溫度可比切削45號鋼時高出一倍以上。
　　(3)單位面積上的切削力大：主切削力比切鋼時約小20%，由于切屑與前刀面的接觸長度極短，單位接觸面積上的切削力大大增加，容易造成崩刃。同時，由于鈦合金的彈性模量小，加工時在徑向力作用下容易產(chǎn)生彎曲變形，引起振動，加大刀具磨損并影響零件的精度。因此，要求工藝系統(tǒng)應(yīng)具有較好的剛性。
　　(4)冷硬現(xiàn)象嚴重：由于鈦的化學(xué)活性大，在高的切削溫度下，很容易吸收空氣中的氧和氮形成硬而脆的外皮;同時切削過程中的塑性變形也會造成表面硬化。冷硬現(xiàn)象不僅會降低零件的疲勞強度，而且能加劇刀具磨損，是切削鈦合金時的一個很重要特點。
　　(5)刀具易磨損：毛坯經(jīng)過沖壓、鍛造、熱軋等方法加工后，形成硬而脆的不均勻外皮，極易造成崩刃現(xiàn)象，使得切除硬皮成為鈦合金加工中最困難的工序。另外，由于鈦合金對刀具材料的化學(xué)親和性強，在切削溫度高和單位面積上切削力大的條件下，刀具很容易產(chǎn)生粘結(jié)磨損。車削鈦合金時，有時前刀面的磨損甚至比后刀面更為嚴重;進給量f<0.1 mm/r時，磨損主要發(fā)生在后刀面上;當f>0.2 mm/r時，前刀面將出現(xiàn)磨損;用硬質(zhì)合金刀具精車和半精車時，后刀面的磨損以VBmax<0.4 mm較合適。

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