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關于鈦合金精密零件加工的真相

東莞市亞美精密機械配件有限公司 2019-12-16 10:41:41

精密零件加工而成的鈦合金零件主要用于制造飛機發動機的壓縮機零件,其次是火箭,導彈和高速飛機的結構零件。鈦合金的密度通常約為4.51g / cm3,僅為鋼的60%。純鈦的密度接近普通鋼。一些高強度鈦合金的強度超過許多合金結構鋼的強度。因此,鈦合金的比強度(強度/密度)比其他金屬結構材料大得多,并且可以制造具有高單位強度,良好的剛性和輕質的零件。飛機的發動機部件,骨架,蒙皮,緊固件和起落架均使用鈦合金。  

 

如果要加工鈦合金,必須對它的加工機理和現象有透徹的了解。許多加工方認為,由于對鈦合金的了解不足,因此鈦合金是極難加工的材料。今天,我將作為小型編輯來分析鈦合金的加工機理和現象。  

 

首先要談的是鈦合金加工的物理現象。盡管鈦合金加工過程中的切削力僅略高于相同硬度的鋼,但是加工鈦合金的物理現象比加工鋼的物理現象復雜得多,這使得加工鈦合金的難度線性增加。

 

大多數鈦合金的導熱率非常低,僅為鋼的1/7和鋁的1/16。 因此,鈦合金切割過程中產生的熱量不會迅速傳遞到工件上或被切屑帶走,而是會集中在切割區域。產生的溫度可能高達1000℃或更高,導致刀具的切削刃快速磨損,開裂并產生積屑瘤,磨損刀片迅速出現,并在切削區域產生更多熱量,進一步縮短了使用壽命。

 

精密零件加工切削過程中產生的高溫也破壞了鈦合金零件的表面完整性,從而導致零件的幾何精度下降和加工硬化現象,從而嚴重降低了它們的疲勞強度。  

 

鈦合金的彈性可能有利于零件的性能,但是在切割過程中,工件的彈性變形是振動的重要原因。 切削壓力使“彈性”工件離開刀具并回彈,因此刀具與工件之間的摩擦力大于切削作用。 摩擦過程還會產生熱量,這加劇了鈦合金導熱性差的問題。

 

精密零件加工-鈦合金零件.jpg

(精密零件加工-鈦合金零件)


當加工容易變形的薄壁或環形零件時,這個問題變得更加嚴重。 將薄壁鈦合金零件加工到預期的尺寸精度并非易事。 因為當用工具將工件材料推開時,薄壁的局部變形已經超出了彈性范圍,并且發生了塑性變形,并且材料強度和切割點的硬度顯著提高。 此時,根據最初確定的切削速度進行的加工太高,這進一步導致刀具急劇磨損。 可以說,“熱”是使鈦合金加工困難的“根本病”。  

亞美精密的技術人員已經精心匯編了加工鈦合金的技術訣竅,以鼓勵整個行業。 加工鈦合金的主要技術知識如下:
(1)使用正角幾何刀片來減少切削力,切削熱和工件變形。  

 

(2)保持恒定進給,以避免工件硬化。 在切割過程中,刀具必須始終處于進給狀態。 銑削過程中的徑向刀具嚙合ae應為半徑的30%。  

 

(3)使用高壓大流量切削液以確保加工過程的熱穩定性,并防止由于溫度過高而導致表面退化和工具損壞。  

 

(4)保持刀片的切削刃鋒利。 鈍的刀具是熱量積聚和磨損的原因,很容易導致刀具故障。  

 

(5)盡可能在最軟的鈦合金狀態下加工,因為材料在硬化后變得更難加工,因此熱處理會增加材料的強度并增加葉片的磨損。  

 

(6)使用大的圓弧半徑或倒角切入,并將盡可能多的切削刃放入切削中。 這樣可以減少每個位置的切削力和熱量,并防止局部損壞。 在銑削鈦合金時,在切削參數中,切削速度對刀具壽命vc的影響最大,其次是徑向刀具嚙合(銑削深度)ae。  

 

精密零件加工-鈦合金.jpg

(精密零件加工-鈦合金)


當鈦合金的硬度大于HB350時,切割特別困難,而當硬度小于HB300時,則易于粘連和切割困難。 因此,可以從刀片解決鈦加工的問題。 鈦合金加工過程中的刀片凹槽磨損是沿切削深度前后的局部磨損。 這通常是由先前處理留下的硬化層引起的。 刀具和工件材料在超過800°C的加工溫度下的化學反應和擴散也是形成溝槽磨損的原因之一。 因為在加工過程中,工件的鈦分子會積聚在刀片的前部區域,并在高壓和高溫下``焊接''到刀片上,從而形成堆積的邊緣。 當堆積邊緣從切削刃上剝落時,刀片的碳化物涂層將被剝落。 因此,鈦合金加工需要特殊的刀片材料和幾何形狀。  

 

值得一提的是,由于鈦合金在精密零件加工過程中會產生高熱量,因此必須及時,準確地將大量高壓切削液噴射到切削刃上,以迅速消除熱量。 如今,市場上還有專門為鈦合金加工而設計的獨特銑刀,可以更好地適合鈦合金加工。


東莞市亞美精密機械配件有限公司專注于:自動化、航空、基礎科研、光纖、通信、半導體、電子、醫療器械、汽配懸掛等設備配件的CNC精加工配套服務。
加工過的材料:鋁合金、不銹鋼、鎂合金、還有鈦合金、鎳基合金(invar英瓦合金/因瓦合金、kovar科瓦合金/可瓦合金)、高溫合金、鎢銅合金、工程塑料等各種特殊難加工材料。

加工過的產品:精密機械零件、醫療精密零件、航空零部件、儀器儀表零配件、光纖通訊零配件、電子產品零配件、汽車零部件、減震器、懸掛件、非標元件、連接器、合金零件、五金外殼、散熱器等行業的高標準產品。

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