钛合金这么难加工,你们都是怎么做的?
2022-11-11 来源:钢易通
摘要
求助!钛合金这么难加工,你们都是怎么做的?

钛合金·发展历程

 

“自从1790年发现钛元素以来,人类为了获得它超凡的性能,而开展了长达百年的艰辛探索。”

 

1910年人类第一次制得金属钛,但直到40年后的1951年才最终实现钛的工业化生产,60年代我国才开始钛合金的制与应用工作。

 

 

钛合金·加工难度

 

如今,钛合金因为具有比强度高、耐腐蚀、耐高温、抗疲劳等良好的特性,成为了当代飞行器和发动机的主要结构材料之一,被广泛应用于飞机结构零部件和耐热零部件上,因此,钛合金又被成为“空间金属”

 

然而钛合金也有4个致命缺点:热传导率低、加工硬化严重、与刀具的亲和性高、塑性变形小。这些特性导致钛合金极难加工。其中,钛合金的被切削指数只相当于易削钢的20%!

 

1 热传导率低

车削和镗孔都不是特别难的工序,对于连续切削、批量生产或大量金属去除的切削,通常使用硬质合金刀具。成形切削、车削或切削时,可用金属陶瓷刀具,以恒定的强制进给用来避免切割中断,切割过程不要停止或减速。

2 加工硬化严重

深孔钻孔时应使用短而尖的钻头和低速强制进给,反复紧固支撑架并充分冷却;并且钻头不要再孔内打转,应在孔内应保持恒定速度钻进状态;每次钻孔前,先将钻头退回,然后清洁钻头、钻孔和清除切屑;最终破孔时,采用强制进给即可。

3 与刀具的亲和性高

尽量避免加工盲孔或过长的通孔,以防止内螺纹表面粗糙度变大或出现断锥现象;同时,在通过表面氧化、氧化或镀铬的丝锥也可以减少咬合和磨损。

4 塑性变形小

回弹严重,其为45钢的弹性模量的一半,造成摩擦严重,工件易装夹变形。

 

 

钛合金·加工工艺

 

为应对钛合金难加工的问题,目前主要的钛合金机械加工的方法主要包括:车削、铣削、镗孔、钻削、磨削、攻丝、锯削、电火花加工等。

 

1 车削和镗削

车削和镗孔都不是特别难的工序,对于连续切削、批量生产或大量金属去除的切削,通常使用硬质合金刀具。成形切削、车削或切削时,可用金属陶瓷刀具,以恒定的强制进给用来避免切割中断,切割过程不要停止或减速。

2 钻探

深孔钻孔时应使用短而尖的钻头和低速强制进给,反复紧固支撑架并充分冷却;并且钻头不要再孔内打转,应在孔内应保持恒定速度钻进状态;每次钻孔前,先将钻头退回,然后清洁钻头、钻孔和清除切屑;最终破孔时,采用强制进给即可。

3 敲击

尽量避免加工盲孔或过长的通孔,以防止内螺纹表面粗糙度变大或出现断锥现象;同时,在通过表面氧化、氧化或镀铬的丝锥也可以减少咬合和磨损。

4 锯切加工

锯切时应采用低表面速度,连续强制进给,节距为4.2 mm ~ 8.5 mm的粗齿高速钢锯片适用于锯切钛合金;如果使用带锯钛合金,锯片节距由工件的厚度决定,一般为2.5 mm ~ 25.4 mm,材料越厚,节距越大,过程中要保持强制供给能力并准备所需的冷却液。

5 低成本

发展不含或少含贵金属元素,添加铁、氧、氮等廉价元素的合金,开发易加工成形、易切削加工、合金元素和母合金廉价的钛合金,这对降低民用钛合金成本至关重要;

6 电火花加工

一般铜和锌是最好的电极材料,钛合金的EDM要求刀具和工件之间有操作间隙,范围最好是0.005mm±0.4mm;较小的间隙通常用于需要光滑表面的精加工,而较大的间隙用于需要快速去除金属的粗加工。

 

 

钛合金·未来展望

 

随着钛合金加工技术日趋成熟与加工设备、刀具的不断改进,目前已实现超大型结构件和精密复杂零件的稳定加工,其加工精度可稳定在0.2毫米,局部能够达到0.1毫米甚至更精细,钛合金加工效率较之前已有显著提高。

 

按照现阶段发展趋势,未来,国内外钛合金加工技术或将朝着以下几个方向发展:

 

1 高性能

即发展使用温度更高、比强度更高、比模量更高、耐蚀性及耐磨性更好的合金;

2 多功能

即发展各种特殊功能和用途的钛合金,以使钛和钛合金的应用进一步扩大;

3 实用性

通过设备和工艺改进,改善现有合金的实用性能,扩大传统合金使用范围;

4 新技术

采用新型加工技术,例如冷成形技术等,提高钛合金的生产效率、成品率和产品的性能;

5 低成本

发展不含或少含贵金属元素,添加铁、氧、氮等廉价元素的合金,开发易加工成形、易切削加工、合金元素和母合金廉价的钛合金,这对降低民用钛合金成本至关重要;

6 高科技

采用先进的计算机技术模拟工件变形加工过程,预报金属微观组织的演变,乃至预报Z终产品的力学性能,提高工作效率,降低研制成本。

相信随着航空工业广大科技工作者的不断研究、探索,我们对钛合金的了解逐渐加深,对于钛合金的加工会涌现更多技术手段,为我国的航空事业做出更大的贡献!

 

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关键词:金属机械加工定制,金属加工,钛合金

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