钛合金、纯钛和其他镍基合金、钴基合金、锆合金和特种不锈钢一样,是特钢的一个重要系列。前期有用户在后台咨询TC4钛合金材料的加工难题,今天“特钢100秒”(公号:tegang100)抽空分享下:
热导率和弹性是钛加工的缺陷之源
先对钛合金的加工机理分析下,钛合金加工时的切削力只是略高于同等硬度的普通钢,但是加工钛合金的物理现象比加工钢要大得多,从而使钛合金加工面对巨大的困难。
A、热导率产生问题:
“热”是钛合金难加工的“罪魁罪魁”!大多数的钛合金的热导率很低,只有钢的1/7,铝的1/16。因此,在切削钛合金历程中孕育发生的大量热量很难敏捷传导给工件或被切屑带走,而集聚在切削地区,所孕育发生的温度可高达1000℃以上,这种富集的热量是相当危害的,使刀具的刃口迅速磨损和天生积屑瘤,快速磨损刀刃,又使切削地区孕育发生更多的热量,进一步收缩刀具的寿命。切削历程中孕育发生的高温同时,破坏了钛合金零件的外貌完备性,导致零件出现各类缺陷。
B、弹性加大不良问题的产生:
钛合金的弹性对零件性能来说大概是有益的,但是在切削历程中,工件的弹性变形是孕育发生振动的重要原因。切削压力使“弹性”的工件脱离刀具和反弹,从而使刀具与工件之间摩擦征象大于切削作用。摩擦生热,加重了钛合金导热性不良问题的集中出现。
加工薄壁或环形等易变形零件时,这个题目就越发严峻,将钛合金薄壁零件加工到预期的尺寸精度不是一件容易的事。由于随着工件被刀具推开时,薄壁的局部变形已经超越了弹性范畴而发生塑性变形,切削点的强度和硬度显着增长。此时,根据原先确定的切削速率加工就变得过高,进一步导致刀具急剧磨损。
加工钛合金的工艺秘诀
在明白钛合金加工机理的底子上,加上以往的实战,专业人士总结出钛合金加工的重要工艺秘诀:
A、接纳正角型形状的刀片,以淘汰切削力、切削热和工件的变形。
B、连结恒定的进料与制止工件的硬化,在切削历程中刀具要始终处于进给状态,铣削时径向吃刀量a e应为半径的30%。
C、接纳高压大流量切削液,以维持加工过程的热稳固性,防止因温度过高导致工件变形和刀具破坏。
D、连结刀片刃口尖锐,钝的刀具是热调集和磨损的缘故原由,易导致刀具失效。
E、尽量在钛合金最软的状态加工,由于淬硬后材料变得更难加工,热处置增加了材料的强度并增长刀片的磨损。
F、利用大的刀尖圆弧半径或倒角切入,尽大概用更多的刀刃面积来切削。这可以淘汰每一点的切削力和热量,防止局部破坏。在铣削钛合金时,各切削参数中切削速率对刀具寿命vc的影响最大,径向吃刀量(铣削深度)ae次之。
从刀片入手解决钛加工困难
钛合金加工时出现的刀片沟槽磨损是背面和前面在沿切削深度偏向上的局部磨损,它每每是由于前期加工留下的硬化层所造成的。刀具与工件材料在加工温度大于800℃的化学反响和扩散,也是形成沟槽磨损的缘故原由之一。
由于在加工历程中,工件的钛分子在刀片的前面积累,在高压高温下容易“焊接”到刀刃上,形成积屑瘤。当积屑瘤从刀刃上剥离时,将刀片的硬质合金涂层带走造成刀具寿命大为降低。因此,钛合金加工必要选择好刀片材料和形状。
钛加工的刀具布局和冷却处理
钛合金加工的核心是热问题,解决好热量有效散失能解决较大问题。
首先,选用合适的甚至是进口的高端进口液,特别是润滑加冷却作用的冷却液,既能快速敏捷降低刀具和工件温度,又能润滑,减轻材料表面的磨损,延长刀具的使用寿命。
其次,大量高压切削液要实时正确地喷射到切削刃上,才可以快速地将热量散去,所以加工刀具的布局和设计也非常关键。
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