熱導(dǎo)率和彈性是鈦加工的缺陷之源
先對Gr5鈦合金棒的加工機理分析下,鈦合金加工時的切削力只是略高于同等硬度的普通鋼,但是加工鈦合金的物理現(xiàn)象比加工鋼要大得多,從而使鈦合金加工面對巨大的困難。
A、熱導(dǎo)率產(chǎn)生問題:
“熱”是鈦合金難加工的“罪魁罪魁”!大多數(shù)的鈦合金的熱導(dǎo)率很低,只有鋼的1/7,鋁的1/16。因此,在切削鈦合金歷程中孕育發(fā)生的大量熱量很難敏捷傳導(dǎo)給工件或被切屑帶走,而集聚在切削地區(qū),所孕育發(fā)生的溫度可高達1000℃以上,這種富集的熱量是相當(dāng)危害的,使刀具的刃口迅速磨損和天生積屑瘤,快速磨損刀刃,又使切削地區(qū)孕育發(fā)生更多的熱量,進一步收縮刀具的壽命。切削歷程中孕育發(fā)生的高溫同時,破壞了鈦合金零件的外貌完備性,導(dǎo)致零件出現(xiàn)各類缺陷。
B、彈性加大不良問題的產(chǎn)生:
鈦合金的彈性對零件性能來說大概是有益的,但是在切削歷程中,工件的彈性變形是孕育發(fā)生振動的重要原因。切削壓力使“彈性”的工件脫離刀具和反彈,從而使刀具與工件之間摩擦征象大于切削作用。摩擦生熱,加重了鈦合金導(dǎo)熱性不良問題的集中出現(xiàn)。
加工薄壁或環(huán)形等易變形零件時,這個題目就越發(fā)嚴峻,將鈦合金薄壁零件加工到預(yù)期的尺寸精度不是一件容易的事。由于隨著工件被刀具推開時,薄壁的局部變形已經(jīng)超越了彈性范疇而發(fā)生塑性變形,切削點的強度和硬度顯著增長。此時,根據(jù)原先確定的切削速率加工就變得過高,進一步導(dǎo)致刀具急劇磨損。
加工鈦合金的工藝秘訣
在明白鈦合金加工機理的底子上,加上以往的實戰(zhàn),專業(yè)人士總結(jié)出鈦合金加工的重要工藝秘訣:
A、接納正角型形狀的刀片,以淘汰切削力、切削熱和工件的變形。
B、連結(jié)恒定的進料與制止工件的硬化,在切削歷程中刀具要始終處于進給狀態(tài),銑削時徑向吃刀量a e應(yīng)為半徑的30%。
C、接納高壓大流量切削液,以維持加工過程的熱穩(wěn)固性,防止因溫度過高導(dǎo)致工件變形和刀具破壞。
D、連結(jié)刀片刃口尖銳,鈍的刀具是熱調(diào)集和磨損的緣故原由,易導(dǎo)致刀具失效。
E、盡量在鈦合金最軟的狀態(tài)加工,由于淬硬后材料變得更難加工,熱處置增加了材料的強度并增長刀片的磨損。
F、利用大的刀尖圓弧半徑或倒角切入,盡大概用更多的刀刃面積來切削。這可以淘汰每一點的切削力和熱量,防止局部破壞。在銑削鈦合金時,各切削參數(shù)中切削速率對刀具壽命vc的影響最大,徑向吃刀量(銑削深度)ae次之。
從刀片入手解決鈦加工困難
鈦合金加工時出現(xiàn)的刀片溝槽磨損是背面和前面在沿切削深度偏向上的局部磨損,它每每是由于前期加工留下的硬化層所造成的。刀具與工件材料在加工溫度大于800℃的化學(xué)反響和擴散,也是形成溝槽磨損的緣故原由之一。
由于在加工歷程中,工件的鈦分子在刀片的前面積累,在高壓高溫下容易“焊接”到刀刃上,形成積屑瘤。當(dāng)積屑瘤從刀刃上剝離時,將刀片的硬質(zhì)合金涂層帶走造成刀具壽命大為降低。因此,鈦合金加工必要選擇好刀片材料和形狀。
鈦加工的刀具布局和冷卻處理
鈦合金加工的核心是熱問題,解決好熱量有效散失能解決較大問題。
首先,選用合適的甚至是進口的高端進口液,特別是潤滑加冷卻作用的冷卻液,既能快速敏捷降低刀具和工件溫度,又能潤滑,減輕材料表面的磨損,延長刀具的使用壽命。
其次,大量高壓切削液要實時正確地噴射到切削刃上,才可以快速地將熱量散去,所以加工刀具的布局和設(shè)計也非常關(guān)鍵。