為什麽我(wǒ)們認為鈦合金是一種難加工材料?因(yīn)為對其加工機理和現象缺乏深刻的認識。
1.鈦加工的物理現(xiàn)象
鈦(tài)合金加工時的切削力隻是略高於同等(děng)硬度的鋼,但是(shì)加(jiā)工(gōng)鈦合金的(de)物理(lǐ)現象比加工鋼(gāng)要複雜得(dé)多,從而使鈦合金加工(gōng)麵臨巨大的困難。
大多數的鈦合金的熱導率很低,隻有鋼(gāng)的1/7,鋁的1/16。因(yīn)此,在切削鈦合金過程中產生的熱量不會迅速傳遞給工件或(huò)被切屑帶走,而集聚在切削區域,所產生的溫度可高達1 000℃以上,使刀具(jù)的刃口(kǒu)迅速磨(mó)損、崩裂和生成積屑瘤,快速出現磨(mó)損的(de)刀刃(rèn),又使切削區域產生(shēng)更多的熱量,進一步縮短刀具的壽命。
切削過程中產生的高溫同時破壞了鈦合金零件的表(biǎo)麵完整性,導致零件幾何精度下降和出現嚴重減少其疲(pí)勞(láo)強度的加工硬化現象(xiàng)。
鈦合金的彈性(xìng)對零件性能來說可能是有益的,但是在(zài)切(qiē)削過(guò)程中,工件的彈性變形是產生振動的重(chóng)要原因。切削壓力使彈性的工件離開刀具和(hé)反彈,從而使刀具與工件(jiàn)之間摩擦現象大於切削作用。摩擦過程也會產生熱,加重了鈦合金導熱性不良問(wèn)題。
加(jiā)工薄壁或環形等易變形零件時,這個問題就更加嚴重,將鈦合金薄壁(bì)零件加工到(dào)預期的尺寸精度不是一件容易的事。因為隨(suí)著工件材料(liào)被刀(dāo)具推開時,薄壁的(de)局部(bù)變形已經超出彈性範圍而(ér)產生塑性變形,切削點的(de)材料強度和硬(yìng)度明顯增加。此時,按照(zhào)原先確(què)定的切削速度加(jiā)工就變(biàn)得過高(gāo),進一(yī)步導致刀具急劇磨損。
熱是鈦合金難(nán)加工的(de)罪魁禍首(shǒu)!
2. 加工鈦合金的工藝訣竅
在理解(jiě)鈦合金加工機(jī)理的基礎上(shàng),加上以往的經驗,加工鈦合金的主要工藝訣竅如下:
(1) 采用正角型幾何(hé)形狀的刀片,以減(jiǎn)少切削力、切削熱和工(gōng)件的變形。
(2) 保持恒(héng)定的進(jìn)給以避(bì)免工(gōng)件的硬化,在切削過程中刀(dāo)具要始終處於進給狀態,銑削時徑向吃刀(dāo)量ae應為(wéi)半(bàn)徑的30%。
(3) 采用高壓(yā)大流量切削液,以保證加(jiā)工過程的熱穩定性,防止因溫度過高導致工件表麵變性和刀具損(sǔn)壞。
(4) 保持刀片(piàn)刃口鋒利,鈍的刀具是熱集結和磨(mó)損的原(yuán)因,容易導致刀具失效。
(5) 盡可(kě)能(néng)在(zài)鈦合(hé)金***軟的狀態(tài)加工,因為淬(cuì)硬後材料變得更難加工,熱處理提(tí)高了材料的(de)強度並增加刀片的磨損。
(6) 使用大的刀尖圓弧(hú)半徑或倒角切入,盡可能把更(gèng)多的刀刃進入切削。這可以減少每一點的切削力和熱量(liàng),防止局部破損。在銑削鈦合金時,各(gè)切削參數中切削速度對刀具壽命vc的(de)影響***大,徑向吃刀量(銑(xǐ)削深度)ae次之。
3. 從刀片入手(shǒu)解決(jué)鈦加工難題
鈦合金加工時出現的刀片溝槽磨損是後麵和前麵在沿切削深度方向上的局部磨損,它往往是(shì)由(yóu)於前期加工留下的硬化層所造成的。刀具與工件材料在加工溫度超(chāo)過800℃的(de)化學反應和擴(kuò)散,也是形成溝槽磨損的原因之一。因為在加工過程中,工件的(de)鈦分子在(zài)刀片的前(qián)麵積聚,在高壓高溫下焊接到刀刃上,形成積屑瘤。當積屑瘤從刀(dāo)刃上(shàng)剝離時,將刀片的硬質合金塗層帶走(zǒu),因此,鈦合金加工需要特殊的刀片材料和幾何形狀。
4. 適合鈦加工的刀具結構
公司由一群才華橫溢經驗豐富的熟練操作車、銑、磨、電火花、線切割、數控設備操作人員和經驗豐富(fù)的模具設計、裝配高級工程師(shī)組成的員工隊伍,全麵實(shí)現計算機輔助設(shè)計(PRE/UG./SLIDWORK)及計算機(jī)製造加工(gōng)係統(CAD/CAE/CAM),運用******的製造工藝和完善的質量(liàng)控製流程,北京鋁合金零件加工,北京軍工零件加工產品質量(liàng)嚴格按照ISO9000質量體係標準執行。
鈦合金加工的(de)焦點是熱,大量高壓切削液要及時準確地噴射到切削刃上,才能夠快速地將熱(rè)量移除。市場(chǎng)上有專門用於鈦合金加工的銑刀獨特結構。