山高刀具技术讲堂 | 浅谈钛合金加工技巧

钛合金在哪里使用？

作为在航空航天工业中用于承受高动态载荷和高工作温度的零件材料，钛合金一度是唯一的选择。现在，钛合金已经成为主流材料，广泛应用于许多领域，如珠宝、运动器材、外科手术工具、赛车组件以及其他高性能产品。

钛合金的特点是什么？

钛合金以其高熔点、高强度和低密度特性而闻名，这使得它们成为一种特别难以加工的材料。这主要是由于以下几个原因：

低导热率——它们低的导热率增加了刀具切削刃口的温度，导致切削刀具的快速磨损，并可能导致切削刃口的塑性变形。

化学反应性——因为某些特定的元素，它们较高的反应性导致与切削刀具发生化学反应，凹坑磨损是一个典型的问题。

应变硬化——加工钛合金时的另一个挑战是它们会加工硬化，在加工过程中形成硬化表面，这会导致切削深度位置的缺口磨损。

热硬度——最后，钛合金的低弹性模量和在高温下的高强度进一步降低了它们的可加工性。

钛合金加工技巧推荐

1. 由于材料极低的导热率，建议使用高压冷却液。

2. 切削速度取决于策略，但通常是相对较低的，从50米/分钟（传统策略）到150米/分钟（高速或先进粗加工策略）不等。

3. 由于材料的塑性和高化学反应性，强烈建议使用具有强韧切削刃的正面槽型。AlTiN和AlCrN的PVD涂层都适用于钛合金加工，并已在这一领域取得成功。

4. 使用尽可能大的圆角半径，因为这一刀具特征会将切削过程中产生的切削力和热量分散到更大的切削范围部分，减少磨损并增加刀具寿命。

5. 在老旧设备上铣削时，保持切削宽度不超过刀具直径的30%，以控制热量产生和刀具磨损。

6. 在铣削应用中进行粗加工时，当需要高金属去除率时，通常推荐使用高扭矩机器。

7. 确保在切削区域不产生高温（超过600°C），因为这会在材料表面造成“Alpha壳层”，并可能导致零件的使用寿命缩短。只有在使用高压冷却液时，才倾向于高速切削策略。

8. 在新款设备上加工时，使用先进的动态车削和动态铣削策略，以最小化热量产生和刀具磨损。

（山高刀具）

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