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鈦合金加工問題及解決辦法
1.導熱性差
鈦合金的導熱系數(shù)低,導致切削過程中產(chǎn)生的熱量不易散發(fā),集中在切削區(qū)域,刀尖溫度可升至1000℃,這會導致刀具快速磨損、開裂,并產(chǎn)生積屑,縮短刀具壽命。
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彈性變形
鈦合金的彈性模量相對較低,加工時容易產(chǎn)生彈性變形,尤其在加工薄壁或環(huán)形零件時更為明顯,導致切削點材料的強度和硬度顯著增加,切削壓力使工件產(chǎn)生彈性變形并回彈,增大了刀具與工件間的摩擦,產(chǎn)生額外熱量。
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化學活性強
鈦合金在高溫時化學活性高,容易與周圍環(huán)境中的元素發(fā)生反應,這可能導致切削粘刀現(xiàn)象嚴重,加劇刀具磨損甚至破損。
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親和力強
鈦合金的親和力較好,在車削和鉆孔過程中易形成長而連續(xù)的切屑,這些切屑會纏繞刀具并妨礙其功能,易造成粘刀、燒刀或斷裂。
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加工硬化
鈦合金在加工過程中容易產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象,即在切削時,鈦合金的硬度會提高,這會加速工具的磨損。
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振動問題
鈦合金的彈性在零件性能上可能有利,但在切削過程中,卻成為振動的主要原因,加工鈦合金產(chǎn)生的振動是鋼的10倍,導致切削過程不穩(wěn)定。
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刀具選擇
由于鈦合金的高強度和低導熱性,需要使用專門的刀具材料,如超硬材料制成的碳化物或金剛石工具,以抵抗切削過程中的磨損和高溫。
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冷卻潤滑
鈦合金加工過程中需要有效的冷卻潤滑,以降低切削區(qū)域的溫度,減少刀具磨損,并提高加工質(zhì)量。
解決對策
使用冷卻液 通過使用冷卻液來降低切削區(qū)域的溫度,減少熱負荷,防止刀具過早磨損和工件表面燒傷。
選擇合適的刀具材料和幾何形狀 選用耐高溫、抗磨損的刀具材料,并優(yōu)化刀具幾何形狀以提高其耐用性和切削性能。例如,采用多刃型結(jié)構設計的立銑刀可以有效減少切削熱量的產(chǎn)生。
調(diào)整切削參數(shù) 合理設置切削速度、進給量和切削深度等參數(shù),以減少切削力和熱量積累,延長刀具壽命。
采用特種加工技術 如激光加工、電子束加工、離子束及等離子體加工等特種加工技術,這些技術可以在不直接接觸的情況下進行加工,減少對工件的熱影響。
表面處理技術 采用如HiPIMS涂層技術,在工件表面形成一層保護層,以提高其抗腐蝕性和耐磨性,從而改善加工性能。
改進機床和夾具設計 使用高剛性和穩(wěn)定性的機床以及專用夾具,以確保加工過程中的精度和穩(wěn)定性。