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解鎖難題,鈦合金加工一攬子解決方案!

發(fā)布者:安美集團(tuán) 發(fā)布日期: 閱讀量:4683次

鈦合金被譽(yù)為繼鋼鐵、鋁合金之后崛起的“第三金屬”。由于其輕質(zhì)、高強(qiáng)度耐腐蝕的特點(diǎn),在航空航天、海洋工程、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有重要應(yīng)用。

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近年來(lái),鈦合金更成為了手機(jī)行業(yè)的新寵,Iphone15 Pro/Pro Max及Xiaomi 14 Pro等都采用了鈦合金中框,實(shí)現(xiàn)了輕量化與高強(qiáng)度的結(jié)合。

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但同時(shí),鈦金屬導(dǎo)熱性、高彈性高化學(xué)活性復(fù)雜的切削物理現(xiàn)象等特點(diǎn),導(dǎo)致鈦合金加工難度遠(yuǎn)超常規(guī)。


“熱”是鈦合金加工難的“癥結(jié)所在”

盡管鈦合金在加工過(guò)程中的切削力僅略高于同等硬度的鋼材,但鈦合金的加工過(guò)程卻涉及更為復(fù)雜的物理現(xiàn)象,使得鈦合金加工的困難程度直線上升。

1、切削過(guò)程中,產(chǎn)生高溫

大多數(shù)的鈦合金的熱導(dǎo)率很低,只有鋼的1/7,鋁的1/16。因此,在切削鈦合金過(guò)程中產(chǎn)生的熱量無(wú)法迅速傳遞給工件或被切屑帶走,而集聚在切削區(qū)域,所產(chǎn)生的溫度可高達(dá)1000℃以上,使刀具的刃口迅速磨損、崩裂和生成積屑瘤,快速出現(xiàn)磨損的刀刃,又使切削區(qū)域產(chǎn)生更多的熱量,進(jìn)一步縮短刀具的壽命。


切削過(guò)程中產(chǎn)生的高溫同時(shí)破壞了鈦合金零件的表面完整性,導(dǎo)致零件幾何精度下降和出現(xiàn)嚴(yán)重減少其疲勞強(qiáng)度的加工硬化現(xiàn)象。


2、切削過(guò)程中,工件彈性變形

鈦合金的彈性對(duì)零件性能來(lái)說(shuō)可能是有益的,但是在實(shí)際切削過(guò)程中,工件的彈性變形是產(chǎn)生振動(dòng)的重要原因。切削壓力使“彈性”的工件離開刀具和反彈,從而使刀具與工件之間摩擦現(xiàn)象大于切削作用。摩擦過(guò)程也會(huì)產(chǎn)生熱,加重了鈦合金導(dǎo)熱性不良問(wèn)題。


在加工薄壁或環(huán)形等易變形零件時(shí),這個(gè)問(wèn)題變得尤為突出,要將鈦合金薄壁零件加工到預(yù)期的尺寸精度并非易事。隨著工件材料被刀具推開時(shí),薄壁的局部變形已經(jīng)超出彈性范圍而產(chǎn)生塑性變形,切削點(diǎn)的材料強(qiáng)度和硬度明顯增加。此時(shí),按照原先確定的切削速度加工就變得過(guò)高,進(jìn)一步導(dǎo)致刀具急劇磨損。


鈦合金加工——工藝訣竅


???采用正角型幾何形狀的刀片,以減少切削力、切削熱和工件的變形。


?? 保持恒定的進(jìn)給以避免工件的硬化,在切削過(guò)程中刀具要始終處于進(jìn)給狀態(tài),銑削時(shí)徑向吃刀量ae應(yīng)為半徑的30%。


???采用高壓大流量切削液,以保證加工過(guò)程的熱穩(wěn)定性,防止因溫度過(guò)高導(dǎo)致工件表面變性和刀具損壞。


???保持刀片刃口鋒利,鈍的刀具是熱集結(jié)和磨損的原因,容易導(dǎo)致刀具失效。


???盡可能在鈦合金最軟的狀態(tài)加工,因?yàn)榇阌埠蟛牧献兊酶y加工,熱處理提高了材料的強(qiáng)度并增加刀片的磨損。


???使用大的刀尖圓弧半徑或倒角切入,盡可能把更多的刀刃進(jìn)入切削。這可以減少每一點(diǎn)的切削力和熱量,防止局部破損。在銑削鈦合金時(shí),各切削參數(shù)中切削速度對(duì)刀具壽命vc的影響最大,徑向吃刀量(銑削深度)ae次之。



鈦合金加工——切削液的選用


安美鈦合金切削冷卻液SF15


適用于鈦合金磨削、車削、銑削、鉆孔、攻牙等加工工藝,可有效提高加工面光潔度和加工效率,并延長(zhǎng)刀具使用壽命。


???高溫穩(wěn)定,不易分解和變質(zhì);


???出色的冷卻、潤(rùn)滑和防銹性能,減少切削力和磨損;


???高度清潔,保持加工表面清潔度;


???低泡無(wú)毒,無(wú)需擔(dān)心泡沫問(wèn)題。

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鈦合金加工中面臨的熱導(dǎo)率低、熱量聚集、彈性變形等問(wèn)題是極具挑戰(zhàn)性的,采用適當(dāng)?shù)那邢骼鋮s液和冷卻方式,可有效降低切削區(qū)域溫度,提高工件表面完整性和加工質(zhì)量,讓鈦合金加工變得更加輕松、高效。

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