由精密零件加工而成的钛合金零件主要用于制造飞机发动机的压缩机零件,其次是火箭,导弹和高速飞机的结构零件。钛合金的密度通常约为4.51g/cm3,仅为钢的60%。纯钛的密度接近普通钢。一些高强度钛合金的强度超过许多合金结构钢的强度。因此,钛合金的比强度(强度/密度)比其他金属结构材料大得多,并且可以制造具有高单位强度,良好的刚性和轻质的零件。飞机的发动机部件,骨架,蒙皮,紧固件和起落架均使用钛合金。
如果要加工钛合金,必须对它的加工机理和现象有透彻的了解。许多加工方认为,由于对钛合金的了解不足,因此钛合金是极难加工的材料。今天,我将作为小型编辑来分析钛合金的加工机理和现象。
首先要谈的是钛合金加工的物理现象。尽管钛合金加工过程中的切削力仅略高于相同硬度的钢,但是加工钛合金的物理现象比加工钢的物理现象复杂得多,这使得加工钛合金的难度线性增加。
大多数钛合金的导热率非常低,仅为钢的1/7和铝的1/16。因此,钛合金切割过程中产生的热量不会迅速传递到工件上或被切屑带走,而是会集中在切割区域。产生的温度可能高达1000℃或更高,导致刀具的切削刃快速磨损,开裂并产生积屑瘤,磨损刀片迅速出现,并在切削区域产生更多热量,进一步缩短了使用寿命。
精密零件加工切削过程中产生的高温也破坏了钛合金零件的表面完整性,从而导致零件的几何精度下降和加工硬化现象,从而严重降低了它们的疲劳强度。
钛合金的弹性可能有利于零件的性能,但是在切割过程中,工件的弹性变形是振动的重要原因。切削压力使“弹性”工件离开刀具并回弹,因此刀具与工件之间的摩擦力大于切削作用。摩擦过程还会产生热量,这加剧了钛合金导热性差的问题。
(精密零件加工-钛合金零件)
当加工容易变形的薄壁或环形零件时,这个问题变得更加严重。将薄壁钛合金零件加工到预期的尺寸精度并非易事。因为当用工具将工件材料推开时,薄壁的局部变形已经超出了弹性范围,并且发生了塑性变形,并且材料强度和切割点的硬度显着提高。此时,根据最初确定的切削速度进行的加工太高,这进一步导致刀具急剧磨损。可以说,“热”是使钛合金加工困难的“根本病”。
亚美精密的技术人员已经精心汇编了加工钛合金的技术诀窍,以鼓励整个行业。加工钛合金的主要技术知识如下:
(1)使用正角几何刀片来减少切削力,切削热和工件变形。
(2)保持恒定进给,以避免工件硬化。在切割过程中,刀具必须始终处于进给状态。铣削过程中的径向刀具啮合ae应为半径的30%。
(3)使用高压大流量切削液以确保加工过程的热稳定性,并防止由于温度过高而导致表面退化和工具损坏。
(4)保持刀片的切削刃锋利。钝的刀具是热量积聚和磨损的原因,很容易导致刀具故障。
(5)尽可能在最软的钛合金状态下加工,因为材料在硬化后变得更难加工,因此热处理会增加材料的强度并增加叶片的磨损。
(6)使用大的圆弧半径或倒角切入,并将尽可能多的切削刃放入切削中。这样可以减少每个位置的切削力和热量,并防止局部损坏。在铣削钛合金时,在切削参数中,切削速度对刀具寿命vc的影响最大,其次是径向刀具啮合(铣削深度)ae。