不難理解為什么汽車、醫(yī)療水水、化工、微型部件特別是航空領(lǐng)域的設(shè)計(jì)師們特別喜歡用認(rèn)桐汤。由于鈦的密度僅僅為鋼的一半左右惊科，因此鈦零件的重量大約只有鋼零件的一半亮钦。 

　　但是其強(qiáng)度很高：純鈦達(dá)到800,000磅/英寸2(5517MPa)蜂莉，合金鈦達(dá)到180,000磅/英寸2(1241MPa)以上映穗，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出許多合金鋼的強(qiáng)度，因此鈦具有很高的強(qiáng)度重量比宿接。 

　　鈦的彈性為鋼的兩倍醇盏，成為抗斷裂或折斷要求很高的應(yīng)用場合之理想選擇虑夕。此外沼改，鈦合金還比不銹鋼具有更高的耐腐蝕和耐氧化能力经翻。

　　鈦的許多品質(zhì)使它適合大多數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，但同時(shí)也導(dǎo)致其成為最難加工的材料之一捎虚。 

　　但是，了解這種材料特點(diǎn)的廠家卻可以成功加工鈦零件笋妥，而并不不必花費(fèi)高昂代價(jià)春宣。 

　　大部分鈦合金導(dǎo)熱性很差躏惋。加工過程中產(chǎn)生的熱不會通過零件和機(jī)床結(jié)構(gòu)擴(kuò)散簿姨，而是集中在切削區(qū)簸搞。某些情況下達(dá)到的溫度高達(dá)2 ,0000°F(11093℃)趁俊，可能導(dǎo)致崩刃和變形剩跛；而刀刃變鈍則會產(chǎn)生甚至更高的熱量并進(jìn)一步降低刀具壽命优狡。切削溫度可以達(dá)到如此之高角涯，以至于鈦屑有時(shí)候會迸發(fā)火焰。 

　　切削過程中產(chǎn)生的高溫還會引起工件不斷硬化淤写，這種現(xiàn)象會影響鈦的表面完整性示宫，并可能導(dǎo)致零件的幾何精度不精確汗忠，并嚴(yán)重降低其疲勞強(qiáng)度衩侥。 

　　對成品有益且必需的鈦合金彈性茫死，在重負(fù)荷切削中卻對撓曲和振動“火上澆油”峦萎。在切削壓力下爱榔，“彈性”材料從刀具處挪開。因此详幽，切削刃不進(jìn)行切削而是進(jìn)行摩擦筛欢，特別是在進(jìn)刀量比較小的場合。這種摩擦過程也會發(fā)熱拥宜，加劇因材料導(dǎo)熱性差而引起的問題。 

　　加工薄壁零件或環(huán)——這是非常常見的工序仲及，除用正傾角刀具外挺赞，用任何其他方式都將推動零件并引起零件撓曲，而不是切削零件锭偿。這樣就很堆進(jìn)行定尺寸切削津阻。采用不正確的刀具將不會切削零件，而會推動零件挂剪，給材料施加應(yīng)力宵渡。隨著材料從切削刃處轉(zhuǎn)移、材料發(fā)生塑性變形而不是彈性變形她打，這樣就提高了材料在切削點(diǎn)處的強(qiáng)度和硬度狰碟。隨著合金硬度和強(qiáng)度變得越來越高，在切削環(huán)始時(shí)很合適的切削速度此時(shí)顯得過高栽埠，刀具開始劇烈磨損钉呐。 

　　切削工件時(shí)所需要的切削速度取決于制成工件的合金。非合金鈦可以以180英尺/分鐘(55m/min)的速度加工镶骗，而韌度更高的b合金則要求加工速度低至30英尺/分鐘(9.1m/min)桶现。一般而言，合金中釩和鉻越高鼎姊，要求的切削速度就越低骡和。在各種情況中，鈦合金都要求用很高的切屑負(fù)荷來克服摩擦和加工硬化問題相寇。 

　　鈦加工過程中所產(chǎn)生的切削力其數(shù)值僅比切削硬度相當(dāng)?shù)匿摃r(shí)所產(chǎn)生的切削力大一點(diǎn)點(diǎn)慰于，但鈦加工看起來更難更復(fù)雜。 

　　刀具側(cè)面磨損、缺口和積屑瘤是鈦切削時(shí)常見的刀具磨損類型婆赠。刀刃缺口以刀具側(cè)面和前面沿對應(yīng)于切深參數(shù)的線條出現(xiàn)局部磨損的形式產(chǎn)生跺嗽。這種磨損，有一部分是因?yàn)榇饲暗蔫T造页藻、鍛造、熱處理或前面的加工工序而引起的硬化層所導(dǎo)致植兰。

　　切削刀具材料和工件之間的化學(xué)反應(yīng)也可能導(dǎo)致發(fā)生缺口磨損機(jī)制份帐。這種情況發(fā)生在加工溫度超出800 ℃ 時(shí)，并且會導(dǎo)致刀具和工件之間熱的擴(kuò)散楣导。

　　相反捎霍，在加工過程中，鈦工件材料的沉積趨向于積聚在刀片的前傾面上漏匿。該區(qū)域中形成的高壓可能將這些粒子焊接到切削刃上缨吸，形成積屑瘤現(xiàn)象。這些粒子衅洞，經(jīng)過連續(xù)的較短間隔源照，傾向于剝落切削刃，將部分硬質(zhì)合金含量從切削刀片上拔下來流肢。 

　　適合加工鈦合金和超級合金的最好的刀具基質(zhì)和涂層是一種與物理氣相沉積(PVD)TiAlN涂層組合的亞微基質(zhì)锁销。這種PVD涂層薄而光滑的表面，連同足夠的剩余應(yīng)力期位，可以提高刀具對崩刃和缺口磨損的阻力赦牧，因此PVD涂層提供更高的耐磨性、化學(xué)穩(wěn)定性和積屑瘤阻力剩膏。因?yàn)檎掣郊夹g(shù)和涂層的均勻性得到改善胳瑟，過去發(fā)生的因早期涂層引發(fā)的加工問題，對PVD涂層不再存在砂豌。

　　成功切削鈦的策略

　　采用正切削幾何結(jié)構(gòu)減少切削力厢岂，發(fā)熱及零件撓曲。

　　采用恒定進(jìn)給防止工件出現(xiàn)加工硬化奸鸯。在刀具切削過程中咪笑，千萬別停止進(jìn)給。

　　用大量冷卻液維持熱穩(wěn)定并防止可能導(dǎo)致次表面出現(xiàn)不規(guī)則和可能的刀具故障的溫升問題娄涩。

　　保持刀具尖銳窗怒。鈍刀會加速溫升，并引起導(dǎo)致刀具發(fā)生故障的磨損和撕裂現(xiàn)象蓄拣。

　　在盡可能軟的狀態(tài)下加工鈦合金扬虚。由于許多合金是時(shí)效硬化的——它們在加熱時(shí)變硬——在形成第二相粒子時(shí)，它們變得強(qiáng)度更高，磨蝕度更大辜昵。

　　盡可能采用較大的刀具端部半徑或圓形刀片荸镊，使刀具更多地進(jìn)入切削。這樣可以降低任意一點(diǎn)的切削力并防止局部損壞堪置。

　　鈦及其合金

　　鈦合金有四種變型：a躬存、a/b、b及新研制出的鋁化鈦攒陋，由于這四種變型依次添加更多的合金元素灶花，因此它們的加工難度依次提升。 

　　鈦的a相是純鈦筒煌，比較軟艰吏，并且可以高速加工。 

　　這種材料不存在加工問題拱宗。但是涣累，它缺乏其他合金的有益屬性，特別是強(qiáng)度和柔性菜盒，因此它的用途有限蹦争。 

　　a/b合金是最常見的鈦合金．其中Ti-6Al-4V( 6%鋁、4%釩)在航空領(lǐng)域大最使用赶馍，尤其用于噴氣發(fā)動機(jī)细企。Ti-6Al-4V在醫(yī)療和化工行業(yè)應(yīng)用要少一些。

　　這些合金的加工難度為中等摘甜，由于a/b切屑難于斷裂并具有磨蝕性屯掖，因此刀具壽命較短。 

　　b相鈦合金不具備a/b的韌度襟衰，但是它們的硬度更高贴铜、更脆。它們還更難加工瀑晒，因?yàn)楹辖鹬械拟C绍坝，鉬及鉻的含量很高。鈦的b相合金變得越來越常見苔悦，并且向人們提出了嚴(yán)肅的加工挑戰(zhàn)轩褐。 

　　鋁化鈦很難加工，但是它們的重量非常輕玖详，而且強(qiáng)度非常高把介。以前，由于它們?nèi)狈g性而應(yīng)用有限蟋座。但是拗踢，材料科學(xué)研究己經(jīng)解決了其缺乏韌度的缺點(diǎn)脚牍，如今應(yīng)用場合開始拓寬到賽車發(fā)動機(jī)領(lǐng)域(用于推桿和閥桿)及噴氣發(fā)動機(jī)部件中。

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