宝鸡钛合金锻件加工的控制方法

编辑：宝鸡贵力恒金属材料有限公司  |  浏览次数：51次

　　宝鸡钛合金锻件的加工难点以及弱刚性结构加工变形影响因素，从机床的选用、刀具的选用、有用的冷却等几个方面提出了弱刚性结构件加工变形的操控办法。

　　钛合金材料具有轻质，高强度、耐高温等优异功能，如：用TC18钛合金替代高强度结构钢用于起落架，可实现飞机结构减重15%左右，因此在国外先进飞机的主承力件大量运用了新式高强度钛合金，如：美国的B-1轰炸机的机体结构材料中，钛合金约占21%;俄罗斯的伊尔-76飞机用钛量到达了机体结构重量的12.5%，从发展趋势看，欧美各国对于钛合金的运用量正在逐渐增加，一起也标明大量运用钛合金，特别是一些新式钛合金已成为航空规划的发展方向。

　　可是航空航产品大多采用薄壁零件，其结构相对杂乱，精度要求高，因为壁薄构成零件刚度较差，在切削力的效果下，易发生加工弯曲变形，壁厚尺度上下不一致、导致超差。

　　目前企业中常用的办法是在精加工反复铣削，因为钛合金导热系数小，弹性模量低(约为钢的1/2)，化学活性高，较小的余量根本就无法铣削掉，往往发生“少切”现象，为了保证零件尺度只能靠手艺打磨，大大增加了零件的加工周期，且有可能使零件表面发生过烧现象。

　　一、钛合金锻件的切削加工处理方案

　　影响钛合金弱刚性结构加工的主要因素有：机床刚性，刀具的选用、工艺参数、有用的冷却等。在加工进程中，各种因素效果，交互影响，变形差错的累积致使加工出的弱刚性结构件超差，加工变形难以操控。

　　2.1机床的选用

　　机床-夹具-刀具的系y刚性要好，机床各部件间的空隙要调整好，主轴径向跳动要小，尽量采用这样机床。

　　2.2刀具的选用

　　切削生产率的提高主要是发展和应用新式的刀具材料的成果。过去几十年里，切削刀具有了很大的发展，包含硬质合金涂层，陶瓷，立方氮化硼，多晶金刚石。这些用来加工铸铁、钢和高温合金是有用的。可是没有一种刀具能够改善钛合金的切削加工性，这是因为切削钛合金的刀具材料要求具有十分重要的功能，这些包含：

　　1)杰出的热硬性以抵抗很高的应力;

　　2)杰出的导热性以下降热梯度和热冲击;

　　3)杰出的化学惰性以下降与钛发生化学反应的趋势;

　　4)杰出的耐性和抗疲劳能力以习惯切屑切割进程。在简直所有的钛合金切削加工进程中，碳化钨类(WC/co)硬质合金刀具被认为是功能最好的。

　　一些实验标明所有的硬质合金涂层刀具其磨损率大于那些未涂层的刀具。虽然现在的陶瓷刀具质量现已得到了提高而且越来越多的用于加工难切削材料，尤其是那些高温合金(例如镍基高温合金)，可是因为其导热功能差、断裂耐性低而且与钛发生反应，所以他们并没有替代硬质合金和高速钢。超硬切削刀具材料(立方氮化硼和多晶金刚石)在切削钛合金时的磨损率低，因此显示出杰出的功能。

　　钛合金弱刚性结构件铣削进程存在的主要问题是薄壁的铣削变形问题。因为钛合金的弹性模量低，而切削力相对较大，所以薄壁在铣削进程中遭到铣削力的效果很简单发生让刀变形，其成果是加工后薄壁的实际厚度大于理论厚度。处理这一问题应该是尽可能的减小在铣削进程中薄壁所受的来自于笔直被加工表面方向的构成薄壁让刀变形的力。

　　2.3切削液

　　钛合金具有强度高、抗氧化性、耐高温等提点，在满足高功能运用要求的一起，也给切削加工带来了很多的难题。在切削钛合金时，为了下降切削温度，应当向切削区域浇注大量的以冷却为主的切削液，用以把刀刃的热量带走和冲走切屑，以下降切削力。因此对切削液的要求是导热系数大、热容量大、流速快、流量大。冷却最好的办法便是高压冷却法，切削液流量不小于15～20L/min。一般运用的切削液有三类，即水或碱性溶液，水基可溶性油质溶液和非水可溶性油质溶液。

　　二、钛合金锻件切削加工的难点

　　1.1切削温度高

　　因为钛合金材料的导热系数小(约为钢的1/3～1/6)，在加工钛合金时易发生高的切削温度。在相同条件下，加工钛合金发生的切削热比相同钢要高1倍多，加工发生的热量很难通过工件开释。钛合金比热系数小，加工时部分温度上升快，因此易构成刀具瞬时温度过高，使得刀尖会急剧磨损，以至于发生过烧现象。

　　1.2切削抗力大

　　切削钛合金时的切削力与切削钢时的切削力基本适当，因此在切削进程中消耗的能量相同或者略低于钢。可是在切削钛合金时，主切削刃邻近的应力十分高。这可能是因为在切削钛合金时前刀面上的刀屑触摸区域通常很小(大约是在相同条件下切削钢的1/3)，较大的切削应力导致工件在加工进程中呈现让刀的现象，加工出的工件尺度不协调。

　　1.3弱刚性结构的震颤

　　震颤是加工钛合金弱刚性结构件时需要战胜的一个重要问题，尤其是在精加工的时候，钛合金很低的弹性模量是切削进程中引起振荡的首要原因。当遭到切削力时，钛合金的变形量是碳钢的两倍，后刀面与被加工面的回弹量发生摩擦发生振荡，一起也发生了很高的切削温度。切削钛合金时很高的动态切削力是构成震颤的部分原因，其数值能够到达静态力的30%以上，这是因为钛合金切屑构成进程中的塑性剪切进程构成的。因为切削震颤的影响，铣削后的工件表面质量很难到达精度要求。