歡迎您來(lái)到 溫州市華羽金屬制品有限公司官方網(wǎng)站,，我們是您值得信賴的合作伙伴!
咨詢服務(wù)熱線：86-15888720122
鈦合金的切削
發(fā)布日期：[2020-03-30] 點(diǎn)擊率：鈦合金的硬度大于HB350時(shí)切削加工特別困難,，小于HB300時(shí)則容易出現(xiàn)粘刀現(xiàn)象，也難于切削。但鈦合金的硬度只是難于切削加工的一個(gè)方面,，關(guān)鍵在于鈦合金本身化學(xué),、物理,、力學(xué)性能間的綜合對(duì)其切削加工性的影響,。鈦合金有如下切削特點(diǎn)：
(1)變形系數(shù)小：這是鈦合金切削加工的顯著特點(diǎn),，變形系數(shù)小于或接近于1,。切屑在前刀面上滑動(dòng)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(dǎo)熱系數(shù)很小(只相當(dāng)于45號(hào)鋼的1/5～1/7),，切屑與前刀面的接觸長(zhǎng)度極短，切削時(shí)產(chǎn)生的熱不易傳出,，集中在切削區(qū)和切削刃附近的較小范圍內(nèi),，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(hào)鋼時(shí)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(shí)約小20％,，由于切屑與前刀面的接觸長(zhǎng)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(shí)，由于鈦合金的彈性模量小,，加工時(shí)在徑向力作用下容易產(chǎn)生彎曲變形,，引起振動(dòng)，加大刀具磨損并影響零件的精度,。因此,，要求工藝系統(tǒng)應(yīng)具有較好的剛性,。
(4)冷硬現(xiàn)象嚴(yán)重：由于鈦的化學(xué)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(shí)切削過(guò)程中的塑性變形也會(huì)造成表面硬化,。冷硬現(xiàn)象不僅會(huì)降低零件的疲勞強(qiáng)度，而且能加劇刀具磨損,，是切削鈦合金時(shí)的一個(gè)很重要特點(diǎn),。
(5)刀具易磨損：毛坯經(jīng)過(guò)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(xiàn)象,，使得切除硬皮成為鈦合金加工中zui困難的工序,。另外，由于鈦合金對(duì)刀具材料的化學(xué)親和性強(qiáng),，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(chǎn)生粘結(jié)磨損。車削鈦合金時(shí),，有時(shí)前刀面的磨損甚 比后刀面更為嚴(yán)重,；進(jìn)給量f<0.1 mm/r時(shí)，磨損主要發(fā)生在后刀面上,；當(dāng)f>0.2 mm/r時(shí),，前刀面將出現(xiàn)磨損；用硬質(zhì)合金刀具精車和半精車時(shí),，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(yīng)從降低切削溫度和減少粘結(jié)兩方面出發(fā)，選用紅硬性好、抗彎強(qiáng)度高,、導(dǎo)熱性能好,、與鈦合金親和性差的刀具材料，YG類硬質(zhì)合金比較合適,。由于高速鋼的耐熱性差,，因此應(yīng)盡量采用硬質(zhì)合金制作的刀具。常用的硬質(zhì)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(zhì)合金會(huì)與鈦合金產(chǎn)生劇烈的親和作用,，加劇刀具的粘結(jié)磨損，不宜用來(lái)切削鈦合金,；對(duì)于復(fù)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 金剛石刀具在乳化液冷卻的條件下,，切削速度可達(dá)200 m/min；若不用切削液,，在同等磨損量時(shí),，允許的切削速度僅為100m/min。
注意事項(xiàng)
在切削鈦合金的過(guò)程中,，應(yīng)注意的事項(xiàng)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(huì)降低工件的加工精度,；工件安裝時(shí)夾緊力不宜過(guò)大,，必要時(shí)可增加輔助支承,。
(2)如果使用含氯的切削液，切削過(guò)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(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。
(3)切削液中的氯化物使用時(shí)還可能分解或揮發(fā)有毒氣體,，使用時(shí)宜采取 an全防護(hù)措施,，否則不應(yīng)使用；切削后應(yīng)及時(shí)用不含氯的清洗劑徹底清洗零件,，處理含氯殘留物,。
(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(jīng)清洗過(guò)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(yīng)力腐蝕,。
(6)一般情況下切削加工鈦合金時(shí),，沒(méi)有發(fā)火危險(xiǎn)，只有在微量切削時(shí),，切下的細(xì)小切屑才有發(fā)火燃燒現(xiàn)象,。為了避免火災(zāi)，除大量澆注切削液之外,，還應(yīng)防止切屑在機(jī)床上堆積,，刀具用鈍后立即進(jìn)行更換，或降低切削速度,，加大進(jìn)給量以加大切屑厚度,。若一旦著火，應(yīng)采用滑石粉,、石灰石粉末,、干砂等滅火器材進(jìn)行撲滅，嚴(yán)禁使用四氯化碳,、二氧化碳滅火器,，也不能澆水，因?yàn)樗芗铀偃紵?，?導(dǎo)致氫爆炸,。
鈦合金特點(diǎn)：
鈦金屬的密度較小,，為4.5g/cm3，僅為鐵的60%,，通常與鋁,、鎂等被稱為輕金屬，其相應(yīng)的鈦合金,、鋁合金,、鎂合金則稱為輕合金。世界上許多國(guó)家都認(rèn)識(shí)到鈦合金材料的重要性,，相繼對(duì)鈦合金材料進(jìn)行研究開(kāi)發(fā),，并且得到了實(shí)際應(yīng)用。鈦是二十世紀(jì)五十年代發(fā)展起來(lái)的一種重要的結(jié)構(gòu)金屬,，鈦合金因具有比強(qiáng)度高,、耐蝕性好、耐熱性高,、易焊接等特點(diǎn)而被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域,，尤其是強(qiáng)度高、易焊接性能有利于高爾夫桿頭的制造,。
個(gè)實(shí)用的鈦合金是1954年美國(guó)研制成功的Ti-6Al（鋁）-4V（礬）合金,。Ti-6Al-4V合金在耐熱性、強(qiáng)度,、塑性,、韌性、成形性,、可焊性,、耐蝕性和生物相容性方面均達(dá)到較好水平。 Ti-6Al-4V合金使用量已占全部鈦合金的75~85%,。許多其它合金可以看作是Ti-6Al-4V合金的改型,。目前，世界上已研制出的鈦合金有數(shù)百種,，zui 的合金有二十 三十種,，例如，有Ti-6Al-4V,、Ti-5Al- 2.5Sn,、Ti-2Al-2.5Zr、Ti -32Mo,、Ti-Mo-Ni,、Ti-Pd、Ti-811,、Ti-6242,、Ti-1023,、Ti-10-5-3、Ti-1100,、BT9,、BT20、 IMI829,、IMI834等,；用于球桿制造的有10-2-3,SP700,15-3-3-3（通常所說(shuō)的β鈦）,22-4,DAT51。
鈦合金應(yīng)用：
鈦合金是一種新型結(jié)構(gòu)材料,，它具有好的的綜合性能,，如密度小（~4.5g?cm-3）,，比強(qiáng)度和比斷裂韌性高,，疲勞強(qiáng)度和抗裂紋擴(kuò)展能力好，低溫韌性良好,，抗蝕性能好的,，某些鈦合金的zui高工作溫度為550ºC，預(yù)期可達(dá)700ºC,。因此它在航空,、航天、化工,、造船等工業(yè)部門獲得日益廣泛的應(yīng)用,，發(fā)展迅猛。輕合金,、鋼等的（σ0.2/密度）與溫度的關(guān)系,，鈦合金的比強(qiáng)高于其他輕金屬,、鋼和鎳合金,，并且這一優(yōu)勢(shì)可以保持到500ºC左右，因此某些鈦合金適于制造燃?xì)廨啓C(jī)部件,。鈦產(chǎn)量中約80%用于航空和宇航工業(yè),。例如美國(guó)的B-1轟炸機(jī)的機(jī)體結(jié)構(gòu)材料中，鈦合金約占21%,，主要用于制造機(jī)身,、機(jī)翼、蒙皮和承力構(gòu)件,。F-15戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)體結(jié)構(gòu)材料,，鈦合金用量達(dá)7000kg ，約占結(jié)構(gòu)重量的34%,。波音757客機(jī)的結(jié)構(gòu)件,，鈦合金約占5%,，用量達(dá)3640 kg。麥克唐納?道格拉斯（Mc-Donnell-Dounlas）公司生產(chǎn)的DC10飛機(jī),，鈦合金用量達(dá)5500kg,，占結(jié)構(gòu)重量的10%以上。在化學(xué)和一般工程領(lǐng)域的鈦用量：美國(guó)約占其產(chǎn)量的15%,，歐洲約占40%,。由于鈦及其合金的好的抗蝕性能，良好的力學(xué)性能,，以及合格的組織相容性,，使它用于制作假體裝置等生物材料。
鈦合金知識(shí)
鈦是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來(lái)的一種重要的結(jié)構(gòu)金屬,，鈦合金因具有比強(qiáng)度高,、耐蝕性好、耐熱性高等特點(diǎn)而被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域,。世界上許多國(guó)家都認(rèn)識(shí)到鈦合金材料的重要性,，相繼對(duì)其進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，并得到了實(shí)際應(yīng)用,。鈦是周期表中第ⅣB類元素,，外觀似鋼，熔點(diǎn)達(dá)1 672 ℃,，屬難熔金屬,。鈦在地殼中含量較豐富，遠(yuǎn)高于Cu,、Zn,、Sn、Pb等常見(jiàn)金屬,。我國(guó)鈦的資源極為豐富,，僅四川攀枝花地區(qū)發(fā)現(xiàn)的特大型釩鈦磁鐵礦中，伴生鈦金屬儲(chǔ)量約達(dá)4.2億噸,，接近國(guó)外探明鈦儲(chǔ)量的總和,。
鈦合金按用途可分為耐熱合金、高強(qiáng)合金,、耐蝕合金(鈦-鉬,，鈦-鈀合金等)、低溫合金以及特殊功能合金(鈦-鐵貯氫材料和鈦-鎳記憶合金)等,。