1.切削加工难度大:
变形系数低但切削力较大:钛合金的变形系数较小,但在切削过程中,由于其较高的化学活性和强烈的加工硬化倾向,实际切削阻力很大,对刀具施加的压力较大。
切削温度高:由于钛合金的导热系数较低,切削过程中产生的热量不易迅速散失,导致切削区域温度急剧上升,可能对工件和刀具造成损害。
严重的刀具磨损:由于切削温度高和钛合金表面易形成硬质氧化层,刀具磨损非常快,对刀具材料和涂层技术要求极高。
2.加工硬化严重:
钛合金在切削过程中,受到切削热的影响,表层会快速发生硬化,增加了切削难度,同时也影响工件的尺寸精度和表面质量。
3.化学反应活跃:
在高温下,钛容易与空气中的氧气、氮气等元素反应,形成硬质化合物,加剧刀具的磨损并影响工件表面质量。
4.加工工艺特殊要求:
加工钛合金时通常需要采用高速切削、充足的冷却润滑、锋利的刀具刃口以及优化的切削参数等措施来减少切削热的产生和提高加工效率。
5.焊接和成型加工:
钛合金的焊接性能相对较优,但需考虑预热、填充材料的选择、控制氢气污染等因素以防止裂纹和降低焊接应力。
成型加工如冲压、锻造等也需要特殊的工艺条件,以避免产生开裂或过度变形。
综上所述,尽管钛合金具有众多优异的物理和化学性能,但其加工特性决定了在生产实践中必须采取特殊的加工方法和技术手段,才能有效保证加工质量和延长刀具寿命。
1.刀具选择:
使用高性能的刀具材料,如高速钨钢、陶瓷刀具或多层涂层的硬质合金刀具,确保刀具具备足够的硬度和耐磨性。
刀具几何形状设计要优化,比如增大前角、减小后角和主偏角,以减少切削阻力和刀具磨损。
避免使用易于与钛合金发生化学反应的涂层,以免降低刀具使用寿命。
2.切削参数控制:
由于钛合金导热性差,加工时应控制较低的切削速度,并适当加大切削深度和进给量,同时维持充分的冷却润滑。
维持稳定的切削状态,通过合理安排切削路径和顺序来降低切削力波动,避免产生振动和冲击。
3.冷却与润滑:
必须采用充足的切削液进行冷却,以降低切削温度和防止刀具过热。切削液应为专用的、不含有害成分如氯、硫、铅、锌等的液体,以防化学反应和氢脆。
切削液的冲洗作用有助于带走切屑,防止它们与工件表面接触引发二次反应。
4.装夹与变形控制:
钛合金弹性模量相对较低,夹紧时要考虑变形问题,避免因夹紧力过大导致加工精度损失,可以采用适当的辅助支撑和轻量化夹紧策略。
5.安全防护与环保:
加工过程产生的钛屑和粉尘易燃易爆且有害,必须严格遵守安全操作规程,加强车间通风设施,操作人员佩戴防护设备,及时清理切屑。
对加工后的零件要及时清洗,去除切削液和杂质,防止残留物导致腐蚀或氢脆。
6.表面处理:
钛合金表面容易生成氧化膜,加工后需进行相应的表面处理,包括酸洗、抛光等,以达到设计所需的表面质量和功能需求。
7.运输与存储:
钛合金管道等部件在运输和储存时要防潮、防尘、防碰撞,并保持通风干燥,防止材料表面损伤或产生不利的环境反应。
综合上述各项要点,加工钛合金不仅要求精密的工艺参数设定,还需要先进的加工技术和严格的现场管理。
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