激光快速成形TA15钛合金硬度均匀性
材料的组织结构是影响机械加工工艺的重要因素之一。图3为激光快速成形TA15钛合金沿沉积生长方向的纵截面宏观形貌，从图中清晰可见与表面“鱼鳞纹”状形貌相对应的逐层熔化沉积痕迹。进一步的高倍显微组织分析表明(图4)，激光快速成形TA15钛合金具有超细“网篮状”特殊显微组织，其α片层细小、片层集束取向随机多样，具有快速凝固组织特征，这是激光快速成形钛合金具有优异综合力学性能的凝固组织基础。
图3 激光快速成形TA15钛合金典型显微组织OM照片
材料硬度是影响其切削加工工艺的重要因素之一，激光快速成形TA15钛合金材料横截面和纵截面显微硬度分布如图5所示。可以看出，显微硬度值分布均匀稳定，为HV350～HV400。
图5 激光快速成形TA15钛合金材料显微硬度分布
研究同时表明，不同厚度试块及沿不同方向，显微硬度值均无较大波动，宏观硬度测试结果同样较为均匀稳定，为HRC40～HRC44。激光快速成形钛合金材料显微硬度对壁厚、形状等的不敏感性与材料内部硬度分布的均匀性，为后续切削加工提供了稳定的有利条件。
激光快速成形TA15钛合金切削工艺性能
1 刀具材料和刀具几何参数选择
由于钛合金热导率低、塑性低、金属粘着倾向大等特性，对刀具寿命影响很大，刀具材料选用主要应从降低切削温度和减少粘性2方面出发。通常应选择红硬性好、抗弯强度高、耐磨性高、导热性能好且与钛合金亲和性差的刀具材料。
本课题以激光快速成形TA15钛合金工字梁飞机典型结构为对象，对比研究了不同刀具的切削效果。结果表明，激光快速成形钛合金切削加工的刀具材料和刀具几何参数的选择基本可沿用锻件的选择情况，但由于激光快速成形钛合金零件的特殊表面形貌，在铣削表面氧化层过程中，可选用高钴高速钢(如W2Mo9Cr4V4Co8)或铝高速钢(如W6Mo5Cr4V2Al)等刀具材料以降低成本。
在激光快速成形TA15钛合金飞机构件的铣削加工研究中发现，可以根据磨损和排屑等情况对铣刀进行修磨，改变铣刀的几何参数，改善切削加工性能。采用可转位刀具和硬质合金单刀铣削，粗加工时要求刀具前角、后角要小些，精加工时要求刀具前角、后角、螺旋角要偏大些或刀齿密些，并尽可能缩短切削刃长。加工激光快速成形TA15钛合金飞机构件的刀具结构参数见表1。
2 切削参数的选择
激光快速成形TA15 钛合金材料切削参数的选择与锻件基本相同，一般原则是高的切削速度、中等的每齿进给量fz、较小的轴向切深ap 和适当大的径向切深ae但是，在铣削表面层时要求大的切深，以避免表面波纹起伏、粘结硬质氧化物颗粒及表面渗氧硬质层对刀具的急剧磨损和“打刀”崩刃。
激光快速成形TA15钛合金飞机短梁构件在加工表面层和正常粗加工时的铣削参数如表2所示(刀具材料均为Y330A)。
