加工中心精加工钛合金的工艺分析

钛合金材料由于其密度小,比强度高,耐高温,抗氧化性能好等特点,应用广泛。但钛合金机械加工性能差,影响了该材料的广泛使用。

钛合金即在工业纯钛中加入合金元素,以提高钛的强度。钛合金可分三种:a钛合金,b钛合金和a+b钛合金。a+b钛合金是由a和b双相组成,这类合金组织稳定,高温变形性能、韧性、塑性较好,能进行淬火、时效处理,使合金强化。钛合金的性能特点主要表现在:

1)比强度高。钛合金密度小(4.4kg/dm3)重量轻,但其比强度却大于超高强度钢。

2)热强性高。钛合金的热稳定性好,在300～500℃条件下,其强度约比铝合金高10倍。

3)化学活性大。钛可与空气中的氧、氮、一氧化碳、水蒸气等物质产生强烈的化学反应,在表面形成TiC及TiN硬化层。

导热性差。钛合金导热性差,钛合金TC4在200℃时的热导率l=16.8W/m·℃,导热系数是0.036卡/厘米·秒·℃。

钛合金机加工特性分析

首先,钛合金导热系数低,仅是钢的1/4,铝的1/13,铜的1/25。因切削区散热慢,不利于热平衡,在切削加工过程中,散热和冷却效果很差,易于在切削区形成高温,加工后零件变形回弹大,造成切削刀具扭矩增大、刃口磨损快,耐用度降低。其次,钛合金的导热系数低,使切削热积于切削刀附近的小面积区域内不易散发,前刀面摩擦力加大,不易排屑,切削热不易散发,加速刀具磨损。最后,钛合金化学活性高,在高温下加工易与刀具材料起反应,形成溶敷、扩散,造成粘刀、烧刀、断刀等现象。

钛合金在加工中心上的铣削案例分析

零件的结构形式,见图1。

加工中心精加工钛合金的工艺分析 - 1

该零件的特点是:

·形状较复杂,精度要求高。

·加工过程中必须进行多种工序加工。

·必须严格控制零件公差范围。

·价格昂贵,加工成本高。

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