鈦合金的切削
作者:管理員    發布于:2017-03-23 23:57:52    文字:【】【】【
鈦合金的硬度大于HB350時切削加工特別困難,小于HB300時則容易出現粘刀現象,也難于切削。但鈦合金的硬度只是難于切削加工的一個方面,關鍵在于鈦合金本身化學、物理、力學性能間的綜合對其切削加工性的影響。鈦合金有如下切削特點:

  (1)變形系數小:這是鈦合金切削加工的顯著特點,變形系數小于或接近于1。切屑在前刀面上滑動摩擦的路程大大增大,加速刀具磨損。

  (2)切削溫度高:由于鈦合金的導熱系數很小(只相當于45號鋼的1/5~1/7),切屑與前刀面的接觸長度極短,切削時產生的熱不易傳出,集中在切削區和切削刃附近的較小范圍內,切削溫度很高。在相同的切削條件下,切削溫度可比切削45號鋼時高出一倍以上。
 
  (3)單位面積上的切削力大:主切削力比切鋼時約小20%,由于切屑與前刀面的接觸長度極短,單位接觸面積上的切削力大大增加,容易造成崩刃。同時,由于鈦合金的彈性模量小,加工時在徑向力作用下容易產生彎曲變形,引起振動,加大刀具磨損并影響零件的精度。因此,要求工藝系統應具有較好的剛性。
 
  (4)冷硬現象嚴重:由于鈦的化學活性大,在高的切削溫度下,很容易吸收空氣中的氧和氮形成硬而脆的外皮;同時切削過程中的塑性變形也會造成表面硬化。冷硬現象不僅會降低零件的疲勞強度,而且能加劇刀具磨損,是切削鈦合金時的一個很重要特點。
 
  (5)刀具易磨損:毛坯經過沖壓、鍛造、熱軋等方法加工后,形成硬而脆的不均勻外皮,極易造成崩刃現象,使得切除硬皮成為鈦合金加工中最困難的工序。另外,由于鈦合金對刀具材料的化學親和性強,在切削溫度高和單位面積上切削力大的條件下,刀具很容易產生粘結磨損。車削鈦合金時,有時前刀面的磨損甚至比后刀面更為嚴重;進給量f<0.1 mm/r時,磨損主要發生在后刀面上;當f>0.2 mm/r時,前刀面將出現磨損;用硬質合金刀具精車和半精車時,后刀面的磨損以VBmax<0.4 mm較合適。
 
  刀具材料 
 
  切削加工鈦合金應從降低切削溫度和減少粘結兩方面出發,選用紅硬性好、抗彎強度高、導熱性能好、與鈦合金親和性差的刀具材料,YG類硬質合金比較合適。由于高速鋼的耐熱性差,因此應盡量采用硬質合金制作的刀具。常用的硬質合金刀具材料有YG8、YG3、YG6X、YG6A、813、643、YS2T和YD15等。
  
  涂層刀片和YT類硬質合金會與鈦合金產生劇烈的親和作用,加劇刀具的粘結磨損,不宜用來切削鈦合金;對于復雜、多刃刀具,可選用高釩高速鋼(如W12Cr4V4Mo)、高鈷高速鋼(如W2Mo9Cr4VCo8)或鋁高速鋼(如W6Mo5Cr4V2Al、M10Mo4Cr4V3Al)等刀具材料,適于制作切削鈦合金的鉆頭、鉸刀、立銑刀、拉刀、絲錐等刀具。
 
  采用金剛石和立方氮化硼作刀具切削鈦合金,可取得顯著效果。如用天然金剛石刀具在乳化液冷卻的條件下,切削速度可達200 m/min;若不用切削液,在同等磨損量時,允許的切削速度僅為100m/min。
  
  注意事項
  
  在切削鈦合金的過程中,應注意的事項有:
  
  (1)由于鈦合金的彈性模量小,工件在加工中的夾緊變形和受力變形大,會降低工件的加工精度;工件安裝時夾緊力不宜過大,必要時可增加輔助支承。
  
  (2)如果使用含氯的切削液,切削過程中在高溫下將分解釋放出氫氣,被鈦吸收引起氫脆;也可能引起鈦合金高溫應力腐蝕開裂。 
 
  (3)切削液中的氯化物使用時還可能分解或揮發有毒氣體,使用時宜采取安全防護措施,否則不應使用;切削后應及時用不含氯的清洗劑徹底清洗零件,清除含氯殘留物。
  
  (4)禁止使用鉛或鋅基合金制作的工、夾具與鈦合金接觸,銅、錫、鎘及其合金也同樣禁止使用。 
 
  (5)與鈦合金接觸的所有工、夾具或其他裝置都必須潔凈;經清洗過的鈦合金零件,要防止油脂或指印污染,否則以后可能造成鹽(氯化鈉)的應力腐蝕。
  
  (6)一般情況下切削加工鈦合金時,沒有發火危險,只有在微量切削時,切下的細小切屑才有發火燃燒現象。為了避免火災,除大量澆注切削液之外,還應防止切屑在機床上堆積,刀具用鈍后立即進行更換,或降低切削速度,加大進給量以加大切屑厚度。若一旦著火,應采用滑石粉、石灰石粉末、干砂等滅火器材進行撲滅,嚴禁使用四氯化碳、二氧化碳滅火器,也不能澆水,因為水能加速燃燒,甚至導致氫爆炸。

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