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钛合金的切削加工性及普遍原则

2013年10月22日 阅读:2286

钛合金按金属组织分为a相、b相、a+b相,分别以TA,TB,TC表示其牌号和类型。我公司某新型发动机所
用材料为TA,TC两种。一般铸、锻件采用TA系列,棒料用TC系列。
特点及切削加工性
钛合金相对一般合金钢具有以下优点:
比强变高:钛合金密度只有4.5g/cm3,比铁小得多,而其强度与普通碳钢相近。
机械性能好:钛合金熔点为1660℃,比铁高,具有较高的热强度,可在550℃以下工作,同时在低温下通
常显示出较好的韧性。
抗蚀性好:在550℃以下钛合金表面易形成致密的氧化膜,故不容易被进一步氧化,对大气、海水、蒸汽
以及一些酸、碱、盐介质均有较高的抗蚀能力。
另一方面,钛合金的切削加工性比较差。主要原因为:
导热性差,致使切削温度很高,降低了刀具耐用度。
600℃以上温度时,表面形成氧化硬层,对刀具有强烈的磨损作用。
塑性低、硬度高,使剪切角增大,切屑与前刀面接触长度很小,前刀面上应力很大,刀刃易发生破损。
弹性模量低,弹性变形大,接近后刀面处工件表面回弹量大,所以已加工表面与后刀面的接触面积大,
磨损严重。
钛合金切削过程中的这些特点使其加工变得十分困难,导致加工效率低,刀具消耗大。
切削加工的普遍原则
根据钛合金的性质和切削过程中的特点,加工时应考虑以下几个方面:
尽可能使用硬质合金刀具,如钨钴类硬质合金与钛合金化学亲和力小、导热性好、强度也较高。低速下
断续切削时可选用耐冲击的超细晶粒硬质合金,成形和复杂刀具可用高温性能好的高速钢。
采用较小的前角和较大的后角以增大切屑与前刀面的接触长度,减小工件与后刀面的摩擦,刀尖采用圆
弧过渡刃以提高强度,避免尖角烧损和崩刃。
要保持刀刃锋利,以保证排屑流畅,避免粘屑崩刃。
切削速度宜低,以免切削温度过高;进给量适中,过大易烧刀,过小则因刀刃在加工硬化层中工作而磨
损过快;切削深度可较大,使刀尖在硬化层以下工作,有利于提高刀具耐用度。
加工时须加冷却液充分冷却。
切削钛合金时吃刀抗力较大,故工艺系统需保证有足够的刚度。由于钛合金易变形,所以切削夹紧力不
能大,特别是在某些精加工工序时,必要时可使用一定的辅助支承。
以上是钛合金加工时需考虑的普遍原则,事实上,用不同的加工方法时及在不同的条件下存在着不同的
矛盾突出点和解决问题的侧重点。

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