解锁难题,钛合金加工一揽子解决方案!

发布者:安美集团 发布日期: 阅读量:1344次

钛合金被誉为继钢铁、铝合金之后崛起的“第三金属”。由于其轻质高强度耐腐蚀的特点,在航空航天、海洋工程、生物医学领域有重要应用。

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近年来,钛合金更成为了手机行业的新宠,Iphone15 Pro/Pro Max及Xiaomi 14 Pro等都采用了钛合金中框,实现了轻量化与高强度的结合。

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但同时,钛金属导热性高弹性高化学活性复杂的切削物理现象等特点,导致钛合金加工难度远超常规。


“热”是钛合金加工难的“症结所在”

尽管钛合金在加工过程中的切削力仅略高于同等硬度的钢材,但钛合金的加工过程却涉及更为复杂的物理现象,使得钛合金加工的困难程度直线上升。

1、切削过程中,产生高温

大多数的钛合金的热导率很低,只有钢的1/7,铝的1/16。因此,在切削钛合金过程中产生的热量无法迅速传递给工件或被切屑带走,而集聚在切削区域,所产生的温度可高达1000℃以上,使刀具的刃口迅速磨损、崩裂和生成积屑瘤,快速出现磨损的刀刃,又使切削区域产生更多的热量,进一步缩短刀具的寿命。


切削过程中产生的高温同时破坏了钛合金零件的表面完整性,导致零件几何精度下降和出现严重减少其疲劳强度的加工硬化现象。


2、切削过程中,工件弹性变形

钛合金的弹性对零件性能来说可能是有益的,但是在实际切削过程中,工件的弹性变形是产生振动的重要原因。切削压力使“弹性”的工件离开刀具和反弹,从而使刀具与工件之间摩擦现象大于切削作用。摩擦过程也会产生热,加重了钛合金导热性不良问题。


在加工薄壁或环形等易变形零件时,这个问题变得尤为突出,要将钛合金薄壁零件加工到预期的尺寸精度并非易事。随着工件材料被刀具推开时,薄壁的局部变形已经超出弹性范围而产生塑性变形,切削点的材料强度和硬度明显增加。此时,按照原先确定的切削速度加工就变得过高,进一步导致刀具急剧磨损。


钛合金加工——工艺诀窍


☑  采用正角型几何形状的刀片,以减少切削力、切削热和工件的变形。


☑  保持恒定的进给以避免工件的硬化,在切削过程中刀具要始终处于进给状态,铣削时径向吃刀量ae应为半径的30%。


☑  采用高压大流量切削液,以保证加工过程的热稳定性,防止因温度过高导致工件表面变性和刀具损坏。


☑  保持刀片刃口锋利,钝的刀具是热集结和磨损的原因,容易导致刀具失效。


☑  尽可能在钛合金最软的状态加工,因为淬硬后材料变得更难加工,热处理提高了材料的强度并增加刀片的磨损。


☑  使用大的刀尖圆弧半径或倒角切入,尽可能把更多的刀刃进入切削。这可以减少每一点的切削力和热量,防止局部破损。在铣削钛合金时,各切削参数中切削速度对刀具寿命vc的影响最大,径向吃刀量(铣削深度)ae次之。



钛合金加工——切削液的选用


安美钛合金切削冷却液SF15


适用于钛合金磨削、车削、铣削、钻孔、攻牙等加工工艺,可有效提高加工面光洁度和加工效率,并延长刀具使用寿命。


☑  高温稳定,不易分解和变质;


☑  出色的冷却、润滑和防锈性能,减少切削力和磨损;


☑  高度清洁,保持加工表面清洁度;


☑  低泡无毒,无需担心泡沫问题。

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钛合金加工中面临的热导率低、热量聚集、弹性变形等问题是极具挑战性的,采用适当的切削冷却液和冷却方式,可有效降低切削区域温度,提高工件表面完整性和加工质量,让钛合金加工变得更加轻松、高效。

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