钛及钛合金行业

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钛合金、高温合金的车削

   2015-03-27 IP属地 陕西6950
  这几年,钛合金,高温合金在航空领域中的应用普及开来,特别是在涡轮叶片,压气机,框架零件中的应用。材质优点被人们广泛认识后,现已被推广到了汽车、医药、化工、小件及其他一些工业领域中。随合金,高温合金在工业领域的应用越来越广泛,对这样的难加工材质的加工也成了人们非常关注的难题。
  高的强度/重量比,令钛具有高的耐用度。与合金钢,铸铁相比,钛具有更好的强度、韧性、延展性。另外,钛还具有抗氧化性与耐腐蚀性这两个对机械零件很重要的特性。尽管具有上述优点,其难加工性却让人望而却步。
  同样的问题也出现在对高温合金的加工中。其难点在于切削过程中伴随高切削力产生的局部高温。因局部高温会导致切削刃的损坏,主要表现为剥落、变形。
  尽管在加工相同硬度的工件时,加工钛合金的切削力并不比加工钢件的切削力高很多,对钛合金的加工过程却更加复杂与困难,列举如下:
  钛的低导热系数的特性,使得产生的大部分切削热,残留在刀尖上。在车削过程中,零件表面会产生加工硬化现象,影响零件表面含钛量的均匀性,降低抗疲劳强度,零件几何尺寸精度。在极个别的情况下,切削热甚至会引起火花。在重型加工中,钛的低弹性模量,会导致变形与震动。
  此外,依据化学性能,钛具有与刀具材质发生化学反应的特性,会加速月牙洼的形成。
  通常情况下,刀具的磨损会以边界磨损、积屑瘤的形式出现。边界磨损沿切削刃,在后刀面与前刀面同时出现,随切深的不同而变化。
  铸件、锻件、热处理后、前面的工序所造就的硬化表面层,也是造成刀片磨损的原因之一。切削刃的局部温度常常超过800° C,这会引起刀片材质与工件材质之间的化学反应和物理扩散,最终造成边界磨损。
  另一种情况是,在加工过程中,当刀具与工件的接触面达到一定温度同时压力又较高时,在冷焊的作用下,工件材料粘结在前刀面上,形成积屑瘤。积屑瘤不断形成,又不断从刀片上剥落,每次剥落都会同时剥离掉刀片上的一部分合金材质,加速刀具的磨损。
  在实际加工中,ISCAR提出的解决方案:
  一、刀片涂层:ISCAR强烈推荐采用超细基体的TiAIN PVD涂层来加工钛合金、高温合金。PVD所带来的薄的、光滑的涂层表面,与基体之间强的粘附力,提高了刀具抗剥落、抗月牙洼的能力。因而,PVD涂层令刀片具有更好的耐磨性,化学稳定性,抗积屑瘤的性能。
  二、仅靠涂层是不足以解决加工问题的,还需要正确的加工方案:
  1、采用大前角刀具,以有效降低切削力,切削热,同时工件的尺寸偏差最小;
  2、恒定的进给是有效预防工件表面加工硬化的有效方法。
 
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