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簡析鈦合金的性能特點與加工特點

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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