【刀父課堂】一文讀懂鈦合金。

導讀：
鈦合金在飛機機身上的應用比例已經(jīng)超過30%，鈦合金有很多優(yōu)異特性，切削特點，強度高、耐高溫、穩(wěn)定性好，但是切削加工困難，有什么注意事項？和應該避免哪些問題？小編接下來一一為大家分析解答。

鈦合金的主要用途是什么？
1、航空航天領域用鈦大多集中在西方國家，尤其是美國，60%的鈦材都應用到這個領域。亞洲國家，日本和中國在此領域中鈦的投入量均在10%左右。但是近年來隨著亞洲航空航天的飛速發(fā)展，鈦在航空航天領域的消費量將會隨之增長。從全球角度來看，航空業(yè)對鈦市場起著決定性的作用，從歷史上看，鈦行業(yè)大的周期輪回都和航空業(yè)的冷暖密切相關。

而我們刀父與航天航空企業(yè)3年的合作，已成功在這一領域獲得一致好評。

鈦合金有哪些切削特點?

      鈦合金的硬度大于HB350時切削加工特別困難,小于HB300時則容易出現(xiàn)粘刀現(xiàn)象，也難于切削。但鈦合金的硬度只是難于切削加工的一個方面，關鍵在于鈦合金本身化學、物理、力學性能間的綜合對其切削加工性的影響。鈦合金有如下切削特點:

      (1)變形系數(shù)小:這是鈦合金切削加工的顯著特點，變形系數(shù)小于或接近于1。切屑在前刀面上滑動摩擦的路程大大增大，加速刀具磨損。

      (2)切削溫度高:由于鈦合金的導熱系數(shù)很小(只相當于45號鋼的1/5~1/7),切屑與前刀面的接觸長度極短，切削時產(chǎn)生的熱不易傳出，集中在切削區(qū)和切削刃附近的較小范圍內(nèi)，切削溫度很高。在相同的切削條件下，切削溫度可比切削45號鋼時高出一倍以上。

      (3)單位面積上的切削力大:主切削力比切鋼時約小20%,由于切屑與前刀面的接觸長度極短，單位接觸面積上的切削力大大增加，容易造成崩刃。同時，由于鈦合金的彈性模量小，加工時在徑向力作用下容易產(chǎn)生彎曲變形，引起振動，加大刀具磨損并影響零件的精度。因此，要求工藝系統(tǒng)應具有較好的剛性。

      (4)冷硬現(xiàn)象嚴重:由于鈦的化學活性大，在高的切削溫度下，很容易吸收空氣中的氧和氮形成硬而脆的外皮;同時切削過程中的塑性變形也會造成表面硬化。冷硬現(xiàn)象不僅會降低零件的疲勞強度,而且能加劇刀具磨損，是切削鈦合金時的一個很重要特點。

      (5)刀具易磨損:毛坯經(jīng)過沖壓、鍛造、熱軋等方法加工后，形成硬而脆的不均勻外皮，極易造成崩刃現(xiàn)象，使得切除硬皮成為鈦合金加工中最困難的工序。另外，由于鈦合金對刀具材料的化學親和性強,在切削溫度高和單位面積上切削力大的條件下,刀具很容易產(chǎn)生粘結磨損。車削鈦合金時,有時前刀面的磨損甚至比后刀面更為嚴重;進給量f<0.1 mm/r時，磨損主要發(fā)生在后刀面上;當f>0.2 mm/r時，前刀面將出現(xiàn)磨損，用硬質(zhì)合金刀具精車和半精車時，后刀面的磨損以VBmax<0.4 mm較合適。



切削鈦合金時怎樣選擇刀具材料?

      切削加工鈦合金應從降低切削溫度和減少粘結兩方面出發(fā),選用紅硬性好、抗彎強度高、導熱性能好、與鈦合金親和性差的刀具材料，YG類硬質(zhì)合金比較合適。由于高速鋼的耐熱性差,因此應盡量采用硬質(zhì)合金制作的刀具。常用的硬質(zhì)合金刀具材料有YG8、YG3、YG6X、YG6A、813、 643、 YS2T和YD15等。

      涂層刀片和YT類硬質(zhì)合金會與鈦合金產(chǎn)生劇烈的親和作用,加劇刀具的粘結磨損,不宜用來切削鈦合金;對于復雜、多刃刀具，可選用高釩高速鋼(如W12Cr4V4M0)、 高鈷高速鋼(如W2M09Cr4VC08)或鋁高速鋼(如W6Mo5Cr4V2AI、 M10Mo4Cr4V3AI)等刀具材料，適于制作切削鈦合金的鉆頭、鉸刀、立銑刀、拉刀、絲錐等刀具。

      采用金剛石和立方氮化硼作刀具切削鈦合金，可取得顯著效果。如用天然金剛石刀具在乳化液冷卻的條件下，切削速度可達200 m/min;若不用切削液，在同等磨損量時,允許的切削速度僅為100m/min 。
.切削鈦合金時怎樣選擇刀具幾何參數(shù)?

(1)前角y0:鈦合金切屑與前刀面的接觸長度短,前角較小時既可增加刀屑的接觸面積，使切削熱和切削力

      不至于過分集中在切削刃附近，改善散熱條件,又能加強切削刃，減小崩損的可能性。-般取γ0=5°~15°。

      (2)后角a0:鈦合金已加工表面彈性恢復大、冷硬現(xiàn)象嚴重,采用大后角可減小對后刀面造成的摩擦、粘附、粘結、撕裂等現(xiàn)象，以減小后刀面的磨損。各種切削鈦合金刀具的后角基本上都大于等于15。

      (3)主偏角Kr和副偏角K'r:切削鈦合金時切削溫度高、彈性變形傾向大，在工藝系統(tǒng)剛性允許的條件下，應盡量減小主偏角，以增加切削部分的散熱面積和減小切削刃單位長度上的負荷，-般采用Kr=30°, 粗加工時取Kr=45°。減小副偏角可以加強刀尖，有利于散熱和降低加工表面粗糙度值，- 般取K' =10~15° 。

      (4)刃傾角ls:由于毛坯有硬皮和表層組織不均勻，粗車時切削刃容易崩損,為了增加切削刃的強度和鋒利程度，應加大切屑的滑動速度，一般取As =30~-5°， 精車時As =O。

      (5)刀尖圓弧半徑rε:切削鈦合金時刀尖是最薄弱的部分,容易崩掉和磨損，需磨出刀尖圓弧，一般rε=0.5~1. 5mm。

      車削時采用負倒棱(by=0.03~0.05 mm, y01=-10°~0°), 斷卷)屑槽的槽底圓弧半徑Rn=6~8 mm。

      另外，刀具刃磨質(zhì)量對提高其耐用度也十分重要。硬質(zhì)合金刀具宜用金剛石砂輪刃磨,切削時刃口必須鋒利，前后刀面的表面粗糙度Ra值應小于0.4um,刃口部分不允許有微小的缺口。刀具刃磨后進行研磨，其耐用度可提高30%。


切削鈦合金時怎樣選擇切削用量?

      切削鈦合金時，切削溫度高、刀具耐用度低，切削用量中切削速度對切削溫度的影響最大，因此應力求使所選擇的切削速度下產(chǎn)生的切削溫度接近最佳范圍。高速鋼刀具切削鈦合金時的最佳切削溫度約為480C~540C，硬質(zhì)合金刀具約為650C~750C。切削鈦合金一般采用較低的切削速度、較大的切削深度和進給量。

      (1)切削速度Vc:切削速度對刀具耐用度影響最大，最好能使刀具在相對磨損最小的最佳切削速度下工作。切削不同牌號的鈦合金，由于強度差別較大，切削速度應適當調(diào)整。切削深度對切削速度也有一-定影響，應根據(jù)不同的切削深度來確定切削速度的大小，

      (2)進給量f:進給量對刀具的耐擁度影響較小，在保證加工表面粗糙度的條件下，可選較大的進給量，一般取f=0.1~0.3 mm/ro 進給量太小，使刀具在硬化層內(nèi)切削，增加刀具磨損,同時極薄的切屑在高的切削溫度下容易自燃，因此不允許f<0.05 mm/ro

      (3)切削深度ap :切削深度對刀具耐用度的影響最小，一般選用較大的切削深度，這樣不僅可以避免刀尖在硬化層內(nèi)切削，減小刀具磨損，還可增加刀刃工作長度，有利于散熱，一般取ap=1~5 mm。

.切削鈦合金時應注意哪些問題?

在切削鈦合金的過程中，應注意的事項有:

(1)由于鈦合金的彈性模量小，工件在加工中的夾緊變形和受力變形大，會降低工件的加工精度;工件安裝時夾緊力不宜過大，必要時可增加輔助支承。

(2)如果使用含氯的切削液，切削過程中在高溫下將分解釋放出氫氣，被鈦吸收引起氫脆;也可能引起鈦合金高溫應力腐蝕開裂。

(3)切削液中的氯化物使用時還可能分解或揮發(fā)有毒氣體，使用時宜采取安全防護措施，否則不應使用;切削后應及時用不含氯的清洗劑徹底清洗零件,清除含氯殘留物。

(4)禁止使用鉛或鋅基合金制作的工、夾具與鈦合金接觸，銅、錫、鎘及其合金也同樣禁止使用。

(5)與鈦合金接觸的所有工、夾具或其他裝置都必須潔凈;經(jīng)清洗過的鈦合金零件,要防止油脂或指印污染，否則以后可能造成鹽(氯化鈉)的應力腐蝕。

(6)-般情況下切削加工鈦合金時,沒有發(fā)火危險，只有在微量切削時,切下的細小切屑才有發(fā)火燃燒現(xiàn)象。

為了避免火災，除大量澆注切削液之外，還應防止切屑在機床上堆積，刀具用鈍后立即進行更換，或降低切削速度,加大進給量以加大切屑厚度。若一旦著火， 應采用滑石粉、石灰石粉末、干砂等滅火器材進行撲滅，嚴禁使用四氯化碳、二氧化碳滅火器,也不能澆水，因為水能加速燃燒，甚至導致氫爆炸。

官網(wǎng)相關：

簡介錄入：

Meta設置:

T: 刀父專業(yè)做鈦合金刀具已長達10年之久，一直以來跟多家企業(yè)保持長期供應刀具。

K：鈦合金刀具相關資料

D：鈦合金在飛機機身上的應用比例已經(jīng)超過30%,而我們刀父與航天航空企業(yè)3年的合作,已成功在這一領域獲得一致好評。

（注意Meta標點符號要用半角）

相關鏈接：

站內(nèi)超鏈：

鏈接詞：銑刀  http://m.fengjunpay.com/product/

站外鏈接：