鈦合金以其比強(qiáng)度高颤与、機(jī)械性能及抗蝕性良好而成為飛機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)理想的制造材料,但由于其切削加工性差,長期以來在很大程度上制約了它的應(yīng)用谷誓。隨著加工工藝技術(shù)的發(fā)展,近年來,鈦合金已廣泛應(yīng)用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)段滑凉、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、排氣裝置等零件的制造以及飛機(jī)的大梁隔框等結(jié)構(gòu)框架件的制造蛹拜。我公司某新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的鈦合金零件約占零件總數(shù)的11%她蛉。本文是在該新機(jī)試制過程中積累的對鈦合金材料切削特性以及在不同加工方法下表現(xiàn)出的具體特點(diǎn)的認(rèn)識及所應(yīng)采取工藝措施的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

1鈦合金的切削加工性及普遍原則

鈦合金按金屬組織分為a相慰颊、b相赚兰、a+b相,分別以TA,TB,TC表示其牌號和類型。我公司某新型發(fā)動(dòng)機(jī)所用材料為TA,TC兩種辱折。一般鑄郎石、鍛件采用TA系列,棒料用TC系列逾辕。

特點(diǎn)及切削加工性

鈦合金相對一般合金鋼具有以下優(yōu)點(diǎn):

比強(qiáng)變高:鈦合金密度只有4.5g/cm3,比鐵小得多,而其強(qiáng)度與普通碳鋼相近。

機(jī)械性能好:鈦合金熔點(diǎn)為1660℃,比鐵高,具有較高的熱強(qiáng)度,可在550℃以下工作,同時(shí)在低溫下通常顯示出較好的韌性认吕。

抗蝕性好:在550℃以下鈦合金表面易形成致密的氧化膜,故不容易被進(jìn)一步氧化,對大氣煮沸、海水、蒸汽以及一些酸沼昵、堿章神、鹽介質(zhì)均有較高的抗蝕能力。

另一方面,鈦合金的切削加工性比較差籽榕。主要原因?yàn)?

導(dǎo)熱性差,致使切削溫度很高,降低了刀具耐用度。

600℃以上溫度時(shí),表面形成氧化硬層,對刀具有強(qiáng)烈的磨損作用甘桑。

塑性低拍皮、硬度高,使剪切角增大,切屑與前刀面接觸長度很小,前刀面上應(yīng)力很大,刀刃易發(fā)生破損。

彈性模量低,彈性變形大,接近后刀面處工件表面回彈量大,所以已加工表面與后刀面的接觸面積大,磨損嚴(yán)重跑杭。

鈦合金切削過程中的這些特點(diǎn)使其加工變得十分困難,導(dǎo)致加工效率低,刀具消耗大铆帽。

切削加工的普遍原則

根據(jù)鈦合金的性質(zhì)和切削過程中的特點(diǎn),加工時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面:

盡可能使用硬質(zhì)合金刀具,如鎢鈷類硬質(zhì)合金與鈦合金化學(xué)親和力小、導(dǎo)熱性好德谅、強(qiáng)度也較高爹橱。低速下斷續(xù)切削時(shí)可選用耐沖擊的超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金,成形和復(fù)雜刀具可用高溫性能好的高速鋼。

采用較小的前角和較大的后角以增大切屑與前刀面的接觸長度,減小工件與后刀面的摩擦,刀尖采用圓弧過渡刃以提高強(qiáng)度,避免尖角燒損和崩刃窄做。

要保持刀刃鋒利,以保證排屑流暢,避免粘屑崩刃愧驱。

切削速度宜低,以免切削溫度過高；進(jìn)給量適中,過大易燒刀,過小則因刀刃在加工硬化層中工作而磨損過快椭盏；切削深度可較大,使刀尖在硬化層以下工作,有利于提高刀具耐用度组砚。

加工時(shí)須加冷卻液充分冷卻。

切削鈦合金時(shí)吃刀抗力較大,故工藝系統(tǒng)需保證有足夠的剛度掏颊。由于鈦合金易變形,所以切削夾緊力不能大,特別是在某些精加工工序時(shí),必要時(shí)可使用一定的輔助支承糟红。

以上是鈦合金加工時(shí)需考慮的普遍原則,事實(shí)上,用不同的加工方法時(shí)及在不同的條件下存在著不同的矛盾突出點(diǎn)和解決問題的側(cè)重點(diǎn)。

2鈦合金切削加工的工藝措施

車削

鈦合金車削易獲得較好的表面粗糙度,加工硬化不嚴(yán)重,但切削溫度高,刀具磨損快锌褒。針對這些特點(diǎn),主要在刀具匣夭、切削參數(shù)方面采取以下措施:

刀具材料:根據(jù)工廠現(xiàn)有條件選用YG6,YG8,YG10HT。

刀具幾何參數(shù):合適的刀具前后角勇湃、刀尖磨圓坝总。

較低的切削速度。

適中的進(jìn)給量铆韭。

較深的切削深度丘隙。

充分冷卻。

車外圓時(shí)刀尖不能高于工件中心,否則容易扎刀菜涯。

精車及車削薄壁件時(shí),刀具主偏角要大,一般為75～90°伶离。

選用的具體參數(shù)見表1禾膀。

表1車削鈦合金參數(shù)表

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