钛合金切削加工工艺
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钛合金零件机械加工工艺本文档将介绍钛合金零件的机械加工工艺,以帮助读者了解如何有效地进行钛合金零件的加工过程。
1. 钛合金概述钛合金是一种轻质但强度高、耐腐蚀性好的金属材料,常用于航空航天、汽车制造、医疗器械等领域。
钛合金具有良好的机械性能和热特性,但其机械加工相对困难,需要采用适当的工艺来实现加工目标。
2. 钛合金零件机械加工过程钛合金零件的机械加工主要包括以下几个步骤:2.1 设计和材料准备在进行钛合金零件的机械加工之前,首先需要进行设计和材料准备。
设计阶段需要考虑零件的结构和功能要求,并制定相应的加工方案。
材料准备则包括采购适当规格的钛合金材料,并进行表面处理以去除氧化层等。
2.2 切削加工钛合金零件的切削加工是最常用的机械加工方法之一。
切削加工可以通过车削、铣削、钻削等工艺来实现。
在进行切削加工时,需要选择适当的切削工具和切削参数,以确保加工质量和效率。
2.3 磨削加工钛合金零件的磨削加工一般用于提高零件的精度和表面质量。
常用的磨削加工方法包括平面磨削、外圆磨削、内孔磨削等。
在进行磨削加工时,需要选择适当的砂轮和加工参数,以实现所需的加工效果。
2.4 钻孔和攻丝钻孔和攻丝是钛合金零件常见的加工操作之一。
在进行钻孔时,需要选择适当的钻孔工具和冷却液,以确保钻孔质量和效率。
攻丝时则需要选择适当的攻丝工具和攻丝参数,以保证精度和牢固度。
2.5 表面处理钛合金零件在机械加工完成后,常需要进行表面处理以提高其耐腐蚀性和美观度。
常用的表面处理方法包括电镀、阳极氧化、喷涂涂层等。
2.6 检测和质量控制钛合金零件机械加工完成后,需要进行检测和质量控制,以确保零件符合设计要求和标准。
常用的检测方法包括尺寸测量、外观检查、金相显微镜观察等。
3. 安全注意事项在进行钛合金零件的机械加工时,需要注意以下安全事项:- 确保操作人员具备相关的机械加工知识和技能;- 使用适当的个人防护装备,如手套、护目镜等;- 操作机床和工具时,要遵循操作规程和安全操作规范;- 避免产生过多的粉尘、废料和切屑,及时清理工作区域;- 定期检查和维护机床和工具的状态,以确保其正常运行和安全性。
钛合金叶片工艺流程,锻造,热处理,切削1.首先,进行钛合金叶片的锻造工艺,以增加其强度和耐热性。
First, the forging process of titanium alloy blades is carried out to increase their strength and heat resistance.2.锻造完成后,需要进行热处理工艺,以消除内部应力并提高其耐腐蚀性能。
After forging, the heat treatment process is required to eliminate internal stress and improve its corrosion resistance.3.热处理包括加热和冷却,以改善材料的晶粒结构和机械性能。
The heat treatment includes heating and cooling toimprove the material's grain structure and mechanical properties.4.随后,进行钛合金叶片的切削加工,以获得精确的形状和尺寸。
Subsequently, the titanium alloy blades are machined to obtain precise shapes and dimensions.5.切削过程需要精确控制刀具的速度和进给量,以确保加工质量。
The cutting process requires precise control of toolspeed and feed rate to ensure machining quality.6.在切削过程中,需要使用适当的冷却液来降低温度并延长刀具寿命。
During the cutting process, appropriate coolant is usedto reduce temperature and extend tool life.7.切削完成后,需要进行表面处理工艺,以增强钛合金叶片的耐磨性和表面光洁度。
简述钛合金材料的机械加工工艺【摘要】钛合金材料具有抗蚀性能好、力学性能佳、强度高、质量轻等优点,因此被广泛应用,但钛合金材料也具有硬度高、塑性低、导热系数低、弹性模量低等缺点,所以钛合金材料的切削加工性能较差。
为此,本文就钛合金材料的机械加工工艺进行介绍。
【关键词】钛合金材料机械加工切削加工1 引言钛合金材料具有诸多优缺点,而其缺点包括硬度高、塑性低、导热系数低、弹性变形大、弹性模量低等。
因此,钛合金加工过程,导热系数小定会使材料的切削温度过高;比热小定会使材料的局部温升过快,进而降低刀具的使用寿命;弹性模量低定会加剧材料表面的加工回弹,进而导致刀具磨损或者崩刃;高温环境里,化学活性强定会加剧其与氮、氢、氧间的化学作用,进而增加机械加工的难度。
此外,钛合金加工过程,切削条件、刀具材料、切削加工时间均会对切削加工的综合效率造成影响,因此钛合金材料切削加工过程,必须对相关方面进行严格控制。
2 钛合金材料的机械加工工艺钛合金材料的机械加工工艺种类繁多,比如电火花加工、铣削、车削、磨削、钻削、攻丝等。
钛合金材料的机械加工过程,刀具材料、切削液、加工工艺参数、刀具几何参数均属重要的影响因素,因此必须予以高度重视。
(1)切削液。
钛合金材料的切削加工过程,切削液的使用既能降低刀刃的热量,也能冲走切屑,进而实现切削力的降低,可见切削液的使用必须合理,如此方能实现零件加工表面质量以及生产效率的改善。
目前,常用的切削液包括非水溶性油质溶液、水基可溶性油质溶液、水或碱性水溶液三种。
(2)刀具材料。
由前文可知,钛合金材料具有硬度高、塑性低、导热系数低的缺点,因此加工过程势必表现出切削温度高、切削力度大的特点,进而加剧刀具的磨损以及降低刀具的使用寿命,可见所选刀具材料必须具有耐磨性高、硬性强的特点。
目前,常用的刀具材料包括高速钢牌号、硬质合金牌号、涂层刀具(抗粘结性能强、抗氧化性能强、耐磨性好等)、立方氮化硼刀具(热硬性高、硬度高等)、聚晶金刚石刀具(硬度高、耐磨性高、导热性高、摩擦系数低等)五种。
钛合金加工工艺
钛合金是一种具有优异机械性能和抗腐蚀性能的新型材料,成为了航空、航天、船舶、生物医学等领域中非常重要的结构材料。
本文将介绍钛合金的加工工艺。
一、钛合金的切削加工
钛合金的切削加工是目前钛合金加工中最为常见的一种方法。
钛合金的加工难度主要在于它的高强度和难加工性。
钛合金在切削过程中,容易附着在刀具上,形成大量热量,导致刀具磨损严重。
因此,钛合金的切削必须选用硬质合金刀具,并注意掌握合理的加工速度和切削深度等参数。
二、钛合金的冲压加工
钛合金的冲压加工主要包括剪切、弯曲和深冲。
在冲压加工中,钛合金材料具有优异的塑性,因此冲压加工可以做出各种形状的钛合金部件。
在冲压钛合金时,要注意铣削过程中的火花可能引起钛合金粉尘爆炸的危险,因此需要在加工场地设置防爆设备。
三、钛合金的拉伸加工
钛合金的拉伸加工是指利用钛合金材料的塑性形变,来使得钛合金材料变为带有特定形状的工件。
拉伸加工时,必须选择适宜的冷加工方法,如冷挤压、镦锻、卷曲等。
此外,拉伸加工还需要配合热处理,以保证钛合金的性能优良。
四、钛合金的焊接加工
钛合金的焊接加工是比较困难的工艺。
常用的钛合金焊接方法包括手工气焊、手工电弧焊、氩弧焊、电子束焊、激光焊等。
应用不同的焊接方法可以获得不同的焊接质量。
在焊接加工过程中,应注意预加热以及所有焊接接头的准备和清洁。
综上所述,钛合金的加工工艺是比较复杂的。
在加工过程中需要注意掌握加工参数以及选择适合的加工工具。
同时,还需要设置防爆设备以及进行预加热和热处理等措施,以保证钛合金材料的加工质量和性能。
钛合金加工钛合金加工是一种高级金属加工工艺,用于将钛合金材料加工成各种形状和尺寸的零件或产品。
钛合金具有优异的力学性能、耐腐蚀性能和高温性能,因此广泛应用于航空航天、船舶制造、化工、医疗器械等领域。
本文将介绍钛合金加工的工艺流程、常见的加工方法和注意事项。
一、钛合金加工的工艺流程1. 材料准备:选择合适的钛合金材料,包括纯钛和钛合金。
钛合金的成分可以根据具体需求进行调整,以满足不同的性能要求。
2. 材料切割:将钛合金材料切割成所需的形状和尺寸。
常用的切割方法包括锯切、激光切割和水刀切割等。
3. 热处理:对切割后的材料进行热处理,以提高材料的硬度和耐磨性。
热处理过程包括加热、保温和冷却等步骤。
4. 成型加工:将热处理后的材料进行成型加工,包括冷冲压、热冲压、挤压和锻造等。
这些工艺可以将钛合金材料加工成各种复杂的形状和结构。
5. CNC加工:采用计算机数控(CNC)加工技术对钛合金进行精密加工。
这种加工方法可以实现高精度、高效率的加工,适用于制作钛合金零件的高要求。
6. 表面处理:对加工完成的钛合金零件进行表面处理,以提高其装饰性和耐腐蚀性。
常用的表面处理方法包括阳极氧化、喷砂和化学镀等。
7. 装配和检测:将加工和处理完毕的钛合金零件进行装配,并进行质量检测。
这些检测方法包括外观检查、物理性能测试和化学成分分析等。
二、常见的钛合金加工方法1. 机械加工:包括车削、铣削、钻孔和车床加工等。
这些方法适用于加工大尺寸和复杂形状的钛合金零件。
2. 焊接:钛合金的焊接方法包括电弧焊、气体保护焊和激光焊等。
在焊接过程中,需要注意保护气氛和控制焊接温度,以确保焊接质量。
3. 粉末冶金:将钛合金粉末制成复杂形状的零件。
这种方法可以实现高精度、高效率的生产,适用于批量生产钛合金零件。
4. 热等静压:将钛合金粉末经过高温和高压的作用,使其烧结成密实的零件。
这种方法可以得到高致密度、高强度的钛合金零件。
5. 化学加工:例如化学刻蚀、电解抛光和化学蚀刻等方法,用于对钛合金零件进行表面清洁和加工处理。
TA15 TB6钛合金切削加工用量和刀具的选择加工的研究是必要的,特别是铳削高效加工的探索尤其显得紧迫和重要。
TA15、TB6钛合金材料主要特征TA15 a钛合金是a相固熔体组成的单相合金。
该合金室温强度在930MPa以上,耐热性高于纯钛,组织稳定,抗氧化能力强,500〜600 C下仍保持其强度,抗蠕变能力强,但不能进行热处理强化。
TB6 b钛合金是b相固熔体组成的单相合金。
该合金室温强度在1105MPa以上,但热稳定性较差,不宜在高温下使用。
TA15、TB6钛合金的切削加工工艺特性摩擦系数大,导热系数低,刀尖切削温度高。
钛合金热导率仅为钢的1/4、铝的1/14、铜的1/25 ,因而散热慢,不利于热平衡。
切削时产生的切削热都集中在刀尖上,使刀尖温度很高,易使刀尖很快熔化或粘结磨损而变钝。
弹性模量小。
钛合金的弹性模量只有30CrMnSi的56%,这说明零件的刚性差,切削时易产生弹性变形和振动,不仅影响零件的尺寸精度和表面质量,而且还影响刀具的使用寿命;同时造成已加工面的弹性恢复较大,刀具后面摩擦增加导致刀具过快磨损。
化学活性大。
在300 C以上时有强烈的吸氢、氧、氮的特性,造成加工表面易产生脆硬的化合物,切屑形成短碎片状,使刀具极易磨损。
钛合金化学亲和力较强,极易与其他金属亲和结合。
在加工中切屑与刀具的粘结现象严重,使刀具的粘结和扩散磨损加大。
TA15、TB6钛合金零件切削用量和刀具参数的选择主要加工方法钛合金零件的加工余量比较大,有的部位很薄(2〜3mm),主要配合表面的尺寸精度、形位公差又较严,因此每项结构件都必须按粗加工T半精加工T精加工的顺序分阶段安排工序。
主要表面分阶段反复加工,减少表面残余应力,防止变形,最后达到设计图的要求。
其主要的加工方法有铳削、车削、磨削、钻削、铰削、攻丝等。
铳削用量及刀具的选择钛合金结构件中大量应用铳削加工,如零件内外型面。
刀具应选择具有高硬度、高抗弯强度和韧性、耐磨性好、热硬性好、工艺性好、散热性好的材料,主要为高速钢W6Mo5Cr4V2AJ W2Mo9Cr4VCo5(M42和硬质合金YG8 K3O Y330。
钛合金的切削加工工艺研究摘要:钛合金具有密度小、强度高、耐高温等优良特性,在航空航天以及其他方面得到广泛的应用,但由于其加工难度大、切削效率低、刀具寿命短而影响了它的应用。
本文通过对钛合金材料的特性及切削性能的分析,通过生产中的实例,对其车削和铣削工艺方法进行了工艺研究,同时对不同批次的材料加工的零件,出现色差的问题进行了分析。
关键词:钛合金实例色差分析1、引言钛合金是一种典型的难加工材料,其加工特性主要表现在以下几个方面:(1)钛合金强度高,硬度大,所以要求加工设备功率大,刀具应有较高的强度和硬度。
(2)切屑与前刀面接触面积小,刀尖应力大。
(3)钛合金摩擦因素大,导热系数低。
刀具与切屑的接触长度短,切削热积聚于切削刃附近的小面积内而不易散发。
这些因素使得钛合金的切削温度很高,造成刀具磨损加快,并影响加工质量。
(4)由于钛合金弹性模量低,切削加工时工件回弹大,容易造成刀具后刀面磨损的加剧和工件变形。
(5)钛合金高温时化学活性很高,容易与空气中的氢氧等气体杂质发生化学反应,生成硬化层,进一步加剧了刀具的磨损。
(6)钛合金切削加工中,工件材料极易与刀具表面黏结,加上很高的切削温度,所以刀具容易产生扩散磨损和黏结磨损。
2、生产中管类零件切削加工工艺分析2.1 管类零件的加工工艺图1是某管类零件的结构图,该零件的材料选用的是TA2 M的钛合金钢管。
材料规格是φ63×3.5×130,每根坯料可做一件。
在加工过程中,根据该零件的要求,用车削和铣削的方法即可完成。
其加工的工艺规程如图2所示。
零件最后成型属于薄壁零件,在进行加工时,为了保证零件的几何尺寸满足使用要求,加工时不变形。
所以,车削和铣削时都要用芯棒装夹。
而铣削时是第二次装夹,为了减小铣削后的接刀痕,在进行芯棒装夹时,其间隙应尽量的小。
铣削完成后,用锉刀和砂皮将接刀痕打掉。
2.2 刀具材料的选择加工钛合金的刀具材料应具备如下性能:高温状态下的化学稳定性;足够的强度和韧性;良好的热传导性。
浅谈钛合金的深孔钻削加工工艺作者:刘永平来源:《科技资讯》2012年第01期1钛合金深孔钻削加工时存在的问题在对钛合金进行深孔钻削加工时,由于这种加工工业需要在半封闭的情况下才能够进行,所以在加工时不能能对钻削的状况进行观察,同时,由于热量不能及时传散,对钛合金的切削效果产生直接影响,主要存在以下四个方面的问题。
第一,在进行深孔加工时,加工系统会出现冷却,排屑等问题,这都是由深孔加工工艺自身的特性决定的。
第二,在对钛合金进行深孔时,刀具内部会产生大量的切屑,这也是深孔钻削加工存在的问题之一。
第三,钛合金的深孔钻削加工,需要保证在较高的温度中进行,这就导致刀具的磨损程度加重,主要有粘结磨损和扩散磨损等,在很大程度上缩短了刀具的使用时间,降低了刀具的耐久性。
第四,深孔钻削还存在着导向的问题,这是因为深孔具有较大的长径比,而且对钻杆的长度和粗细程度也有要求,如果较细,则容易产生振动先下个,使得钻孔的导向出现偏斜现象,进而对整个工艺效果都有直接影响,所以深孔钻削加工的导向问题也是急需解决的问题之一。
2钛合金的深孔钻削加工工艺对钛合金进行深孔钻削加工时,主要有以下六个步骤。
第一,选择适当的深孔钻削加工系统。
如果进行钛合金钻孔的孔径小于30mm,那么可以使用DF加工系统,因为DF加工系统的机构更为简单,同时拥有强大的排屑能力,因此,这种加工系统具有广泛的应用。
如果钻孔的孔径较大,那么就可以采用BTA加工系统,因为它的冷却能力和润滑、排屑等能力都很强。
第二,选择结构合适的钻头。
进行深孔钻削加工的钻头主要有三种,即深孔麻花钻、枪钻和内部排屑深孔加工钻头。
如果需要进行钻孔的空进较小,一般为6mm,那么可以采用枪钻进行钻孔,如果钻孔的内径小于30mm,则可以使用深孔麻花钻或者内径较小的内部排屑深孔加工钻头进行钻孔;如果需要进行内径较大的深孔加工时,则多在内部排屑深孔加工钻头中选择合适的具体类型,一般来说最常用的是多刃错齿内部排屑的深孔加工钻,因为这种结构的钻头具有合理的刀片分布,并且可以保持较好的深孔加工的导向。
钛合金切削加工技术研究进展摘要:钛合金具有比强度高、热强性好、耐腐蚀性高的特点,因此在航空领域得到广泛应用。
本文首先简要描述了钛合金相对其他金属材料的优势和其在航空领域的应用现状,然后从材料特性方面综述了其切削加工性的特点。
最后,根据钛合金加工过程中高温、高粘的特性优选刀具结构及材质,叙述了钛合金切削工艺研究现状。
关键词:钛合金;刀具;工艺钛及钛合金是国防、经济和技术发展的战略要素,它们被称为战略金属,21世纪的第三代金属,广泛应用在航空发动机和飞机制造业。
同其他金属结构材料比较,其具有三个显著优点:比强度高、热强性好、耐腐蚀性高。
金属钛及其合金作为结构材料具有许多吸引人的特性,但它们也有一个主要缺点,即初始成本较高。
其中,造成钛合金零件价格高的原因有很多,加工成本是主要原因之一。
因钛合金材料黏性大、温度高极易造成刀具磨损,为减小刀具损耗,往往加工速度比普通钢件低50%,如何优选加工刀具,提高钛合金材料的加工效率,成为钛合金切削加工领域的难题。
一、钛合金在航空领域的应用在航空制造领域的选材方面,通常从这几个方面入手:1、能够减轻飞机的重量。
钛合金具有较高的比强度(强度密度比),使其拥有较低的密度(比钢低50%)和机械性能。
例如,在起落架结构中,由于钛合金具有更好的强度密度比,用钛合金替代高抗拉强度钢材可显著减轻重量。
2、具有抗腐蚀性。
与钢不同,钛合金不存在腐蚀问题,从而降低了定期维护成本,提高了资产利用率。
3、能够承受飞机在高速飞行中产生的热载荷。
钛合金的热膨胀系数不到铝合金的一半,比钢低约75%。
即使在较小的温度范围内,钢或铝合金的热膨胀系数也可能导致部件变形甚至断裂,钛合金则不会出现这种情况。
目前最为典型的钛合金材料Ti-6Al-4V合金,它是1954年美国研制成功的,由于它的耐热性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性均较好,成为钛合金工业中使用量高达75%~85%的钛合金,现在仍是航空应用的主体,其他许多钛合金都可以看作是Ti-6Al-4V的改型。
钛合金零件加工工艺嘿,朋友们!今天咱就来唠唠钛合金零件加工工艺这档子事儿。
你说这钛合金啊,那可真是个宝贝!就好像是咱们生活中的一把万能钥匙,哪儿都能派上用场。
汽车、飞机、航天器,到处都有它的身影。
可别小瞧了这小小的零件,要把它加工好,那可得下一番功夫呢!咱就先说说这加工的设备吧,那可就得像战士手中的精良武器一样,得趁手啊!要是设备不给力,那可就好比让千里马去拉板车,有劲使不出呀!而且啊,这些设备还得精心维护,就跟咱爱护自己的宝贝似的,不然关键时刻掉链子可咋办?然后就是加工的工艺啦,这就像是做菜,火候、调料都得恰到好处。
比如切削的时候,速度快了不行,慢了也不行,这得靠经验和技巧来找那个刚刚好的点。
这就好像骑自行车,骑得太快容易摔跟头,骑得太慢又到不了目的地,得找到那个平衡。
再说说这刀具吧,那可真是关键中的关键。
就好像战士手里的剑,得锋利无比才能战无不胜。
而且不同的钛合金材料,还得配不同的刀具呢,这就跟不同的病人得吃不同的药一样。
还有啊,加工过程中的冷却也很重要。
这就像人热了要喝水一样,得给钛合金零件降降温,不然它发起脾气来,可就不好收拾啦。
在加工钛合金零件的时候,咱们得时刻保持警惕,就像猎人在森林里打猎一样,不能有一丝马虎。
一个小失误,可能就会前功尽弃,那多可惜呀!你想想看,一个完美的钛合金零件被制造出来,那得多有成就感啊!它可以在各种高科技产品里发挥重要作用,为我们的生活带来便利和进步。
这不就是我们努力的意义吗?所以啊,朋友们,可别小看了这钛合金零件加工工艺,这里面的学问大着呢!咱得认真对待,不断钻研,才能让这些小小的零件发挥出大大的能量。
让我们一起加油,为了更美好的未来,好好琢磨这门工艺吧!。
钛合金产品加工工艺流程“同学们,今天我们来详细讲讲钛合金产品加工工艺流程。
”我站在讲台上,看着下面一双双充满求知欲的眼睛说道。
钛合金产品的加工工艺流程可是个很有讲究的事儿。
首先得从原材料准备说起,这就像是做饭得先有食材一样。
我们要选择高质量的钛合金材料,这是保证产品质量的基础。
接下来就是锻造这一步了。
锻造就像是给钛合金塑形,把它打造成我们需要的形状。
这可不是简单地敲敲打打,这里面有很多技巧和要点呢。
比如说温度的控制,温度太高或太低都不行,会影响到钛合金的性能。
就像我之前遇到过一个案例,有一次锻造的时候温度没控制好,结果做出来的产品质量就不太理想。
然后就是热处理啦。
这一步就像是给钛合金做一次特别的“保养”,通过不同的热处理方式来改善它的性能。
比如可以让它更硬、更耐磨,或者让它更有韧性。
再说说机械加工吧。
这就是把锻造和热处理后的钛合金进一步加工成精确的形状和尺寸。
这里要用到各种机床和工具,而且加工的过程中也要注意很多问题。
比如说刀具的选择,不同的刀具对钛合金的加工效果可不一样。
我记得有一次我们加工一个钛合金零件,一开始用的刀具不太合适,结果加工出来的表面很粗糙,后来换了合适的刀具才解决了问题。
还有焊接,这也是很关键的一步。
焊接要保证焊缝的质量,不能有裂缝、气孔这些缺陷。
这就需要熟练的焊接技术和严格的工艺控制。
最后就是表面处理了。
这就像是给钛合金产品化个妆,让它看起来更漂亮,同时也能提高它的耐腐蚀性。
同学们,这就是钛合金产品加工工艺流程的大致情况。
当然,实际操作中还会遇到很多具体的问题和挑战,这就需要我们不断地学习和实践,积累经验,才能做出高质量的钛合金产品。
希望大家以后在工作中都能认真对待每一个环节,做出让客户满意的产品。
钛合金有着与钛金属类似的大气高温污染(吸收氢氧氮)、强度高导致的刀具寿命短、导热性差导致的粘刀等等一系列麻烦。
此外,热加工带来的金属相不均匀,晶粒粗大,残余应力,等等,也是钛合金热加工的难题。
因此,工业纯钛和钛合金基材,在国际上基本是自由贸易,这与高性能碳纤维复合材料的禁运有很大的差异;然而,买得起未必用得起,正是加工工艺的复杂,将绝大多数国家挡在了钛合金应用的门外。
下面,我们来看钛及钛合金加工工艺与应用的情况:钛合金加工工艺:一、下料切割工艺钛及钛合金制件之前,先要将大块钛及钛合金进行初步切割,做下料准备。
钛及钛合金的切割,不像一般金属,很难用火焰方法进行,否则高温污染会导致材料脆化。
因此多用等离子切割、激光切割、铣切来进行。
但是这些方法,要么是材料容易产生热应力离散变形(如激光切割)、或者成本太高无法满足大量生产(如离子束切割),要么是残料率高(如铣切)。
因此,人们想出了另一种常温切割方式:高压水切割。
水切割,就是水刀,呵呵。
以前咱听说水滴石穿,那可要万年功夫。
这次是水切钛断,立等可取啊。
中国潜心研究此项技术的钛切割应用,获得成功,顺利实施了40~100毫米厚的钛合金板材切割。
由于是常温操作,切割质量好,且其效率是常规切割方法的50倍以上,材料费大大节约。
至今,钛合金的水切割方式,在国内的应用已经接近10年。
二、铸造工艺铸件加工,需要熔化钛及钛合金进行浇注。
同样,由于钛及钛合金的化学活性,熔化的液态钛及钛合金,几乎与所有的耐火材料起反应。
因此其熔化和浇注必须在惰性气体(如氩气)保护或者真空环境下进行。
国内应用方面:中国在消化吸收国外先进技术的基础上,掌握和发展了金属型、捣实型、机加工石墨型,以及氧化物面层陶瓷型壳等钛合金铸造技术,可以生产最大直径达1500毫米X400毫米,最小壁厚为0.8毫米,单重达到近800千克的整体钛合金铸件,每年铸造钛合金用量达5000吨,具备了钛及钛合金精密铸件的基本生产技术。
钛合金材料的机械加工工艺分析摘要:因钛合金材料具有质量轻、比强度高、耐腐蚀性好等优点,被广泛应用到越来越多的行业,但钛合金材料的成形性不好及焊接性能差等不足,制约着钛合金材料的发展。
本文通过对钛合金材料的特性、加工特点和注意事项进行论述,对钛合金材料的机械加工工艺进行分析,希望对钛合金的机械加工有所帮助。
关键词:钛合金材料;机械加工;加工工艺钛合金材料具有质量轻、强度高、密度小,机械性能好、韧性好和抗腐蚀性能好等优点,被应用到航空航天、汽车制造、航海及日常用品等领域。
钛合金是航空航天工业中使用的一种新的重要结构材料,比重、强度和使用温度介于铝和钢之间。
利用钛合金强度大、超级耐腐蚀的特点制成的高强度弹簧,已经广泛运用于床垫等民用领域。
但钛合金材料的工艺性能较差,抗磨性差,生产工艺复杂,切削加工困难,尤其在热加工中,非常容易吸收碳、氮、氢、氧等元素杂质,而降低其性能。
钛合金材料的机械加工及成形性能制约着钛合金材料的应用。
1钛合金材料的特性钛合金材料的热强度高使用温度比铝合金高几百度,在中等温度下仍能保持所要求的强度。
抗腐蚀性好,钛合金材料运用在潮湿的环境和海水环境中,其抗腐蚀性能远优于不锈钢。
钛合金材料具有特别强的点蚀、酸蚀、应力腐蚀的特性,在酸、碱、氯化物等环境中具备优良的抗腐蚀特性。
低温性能好,钛合金材料在低温和超低温环境中,仍能保持其力学性能。
钛合金材料的比重、强度及使用温度范围介于铝和钢之间,其质量轻、强度高并具有优异的抗腐蚀性能和超低温性能,特别适合应用于航空航天、航海、汽车制造等领域的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等。
随着对钛合金材料的不断研究及科学技术手段的不断进步,其在很多领域的运用也逐渐成熟,并发挥了其优越性,但在实际加工、生产及应用方面,钛合金材料在进行机械加工时还存在着需要解决的问题。
钛合金材料与其他金属材料相比,因其钛合金本身的导热性较差和较强的化学活性,对具有还原性氧及铬盐介质的抗腐蚀性能较差,导致钛合金材料的成形性不好及焊接性能差等问题。
钛合金叶片加工工艺研究1钛合金叶片加工简介钛合金叶片是由钛及其合金材料加工成型而成,具有较高的屈服强度、抗腐蚀性和耐磨损性等优点,主要用于发动机、航空航天以及其它设备叶轮的重要部件,被广泛应用于汽车、摩托车、内燃机、潜艇和飞行器叶片加工中。
2钛合金叶片加工工艺(1)切削加工。
切削加工是指通过利用刀具对钛合金叶片材料进行加工切削而形成所需尺寸的工艺,常采用的主要有钻削、铰削、镗削、锯削及粗糙铣削等。
(2)热处理。
热处理将钛合金叶片经过室温或加热后经过一定时间温度控制后冷却过程,以达到改善叶片性能以及改善外形尺寸精度的目的,通常主要利用退火处理等方法来进行钛合金叶片加工。
3钛合金叶片加工技术(1)精确球面镗削法。
精确球面镗削是将钛合金叶片逐步以分层加工技术,从而减少叶片厚度偏差,从而改进其尺寸精度的重要工艺技术,可以在提高加工精度的同时大大减小损耗能耗。
(2)飞削加工技术。
飞削加工技术通过利用飞削刀具与钛合金叶片表面之间的相互作用,可以将叶片表面加工成复杂的室温振动弾性曲面或者树脂复合板曲面。
采用该技术,可以减少加工时间、提高加工精度、改善表面质量等。
4钛合金叶片加工技术的应用此外,钛合金叶片加工技术还可以推广应用于各种工程设备,如改进内燃机的发动机叶片性能,将钛合金叶片用于汽车叶轮的制造,多用于航空航天叶轮装配,使国防军事设备叶轮更加结实耐用,以及应用于潜艇和飞行器等设备叶片加工。
5结论综上所述,利用钛合金叶片加工技术,可以使叶片具有良好的强度和耐磨损性,从而达到改进内燃机效能、改善航空航天叶片精度、增强潜艇和飞行器叶轮强度以及提高国防军事设备叶片刚度等目的。
同时,钛合金叶片加工技术还可以广泛应用于各种工程设备的制造业,取得良好的效果。
Topical Technology专题技术2020年 第5期冷加工15钛合金材料的应用目前已成为仅次于铁、铝的第三种金属材料,被广泛应用于各领域各行业,特别是近年来航空工业制造领域的应用急剧增加(如B787、A380及军用航空器),其发展之迅猛给予加工制造行业带来了很大的挑战,如生产效率低、刀具寿命段、零件加工质量废品率高等。
因此,对金属加工刀具综合性能提高及合理有效的加工方法也提出了更高、更新的挑战。
首先,钛合金相对密度低(ρ=4.5g/cm 3)、比强度(σb 和ρ比)高,弹性模量小;具有良好的塑性和韧性;钛合金在高温或低温状况下能保持较稳定的物理、化学性能。
如某些钛合金和工业纯钛在-253℃超低温下塑性和韧性仍然良好,而某些钛合金在550℃高温条件下长期使用仍然能保持较高的热稳定性;另外,钛合金具有优异的耐蚀性,它比不锈钢的钝态区域宽,氧化膜抗氯离子能力强。
在海洋大气、海钛合金材料特性及切削加工方法■■松德刀具(长兴)科技有限公司 (浙江湖州 313100) 赵晓强 李陇涛摘要:通过对钛合金零件的加工测试,分析钛合金材料的特性,并通过优化刀具加工方法,从而提高钛合金材料的加工效率。
关键词:钛合金;材料;切削力;刀具;航空航天加工要求。
对于航空器的特殊要求,科学家们不断研发出与其适配的新型航空器钛合金材料,来满足航空器机械零部件的高刚性、大强度和重量轻、体积小等设计要求。
随之而来造成后续的钛合金机械零件加工效率低、工艺性差。
金属切削加工中,切削刀具与被加工零件材料之间关系相互矛盾。
当相互对立又相互联系的任何一方,如果有了新的突破和创新,就会迫使另外一方获得一个更新的发展。
如果仍然采用传统材料的加工方法和加工刀具,将会在加工效率、加工质量和加工刀具成本上大打折扣。
为了应对和适应新型钛合金零件的不断增加和对其加工性能、加工效率和加工精度等方面的要求,刀具界都在不断地改进各自的刀片基体材质、几何角度设计、涂层技术和创新的加工方法,来满足对新的钛合金材料零件的高效加工要求,特别是满足近年来对航空水、湿氯气、氯化物、次氯酸、硫化物、硫酸盐、大多数氧化性酸和有机化合物环境下,都有其优良的耐蚀性,同时钛合金还具有较高的抗冲击性能。
钛合金切削加工工艺
一、钛合金的材料特性
钛合金产品的比强度在金属结构材料中是很高的,它的强度与钢材相当,但其重量仅为刚材的57% 。
另外,钛及其合金的耐热性强,在500℃的大气中仍能保持良好的强度和稳定性,短时间工作温度甚至还可以高些。
钛合金具有比重小、热强度高、热稳定性和抗腐蚀性好等特性,但该材料切削加工困难、加工效率低。
所以怎么样攻克钛合金加工难,效率低得困难一直是我们的难题。
二、钛合金的切削加工
1、车削
钛合金产品车削易获得较好的表面粗糙度,加工硬化不严重,但切削温度高,刀具磨损快。
针对这些特点,主要在刀具、切削参数方面采取以下措施:
刀具材料:根据工厂现有条件选用YG6,YG8,YG10HT。
刀具几何参数:合适的刀具前后角、刀尖磨圆。
较低的切削速度,适中的进给量,较深的切削深度,充分冷却,车外圆时刀尖不能高于工件中心,否则容易扎刀,精车及车削薄壁件时,刀具主偏角要大,一般为75~90°。
三、铣削
钛合金产品铣削比车削困难,因为铣削是断续切削,并且切屑易与刀刃发生粘结,当粘屑的刀齿再次切入工件时,粘屑被碰掉并带走一小块刀具材料,形成崩刃,极大地降低了刀具的耐用度。
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因此对钛合金铣削采取了3点措施:
铣削方式:一般采用顺铣。
刀具材料:高速钢M42。
从工件装夹及设备方面提高工艺系统刚性。
这里需要特别指出的是:一般合金钢的加工均不采用顺铣,因机床丝杠、螺母间隙的影响,顺铣时,铣刀作用在工件上,在进给方向上的分力与进给方向相同,易使工件台产生间隙性窜动,造成打刀。
对顺铣而言,刀齿一开始切入就碰到硬皮而导致刀具破损。
但由于逆铣切屑是由薄到厚,在最初切入时刀具易与工件发生干摩擦,加重刀具的粘屑和崩刃,就钛合金而言,后一矛盾显得更为突出。
此外,为使钛合金顺利铣削,还应注意以下几点:相对于通用标准铣刀,前角应减小,后角应加大。
;铣削速度宜低。
;尽量采用尖齿铣刀,避免使用铲齿铣刀;刀尖应圆滑转接;大量使用切削液。
;为提高生产效率,可适当增加铣削深度与宽度,铣削深度一般粗加工为1.5~3.0mm,精加工为0.2~0.5mm。
四、磨削
磨削钛合金零件常见的问题是粘屑造成砂轮堵塞以及零件表面烧伤。
其原因是钛合金的导热性差,使磨削区产生高温,从而使钛合金与磨料发生粘结、扩散以及强烈的化学反应。
粘屑和砂轮堵塞导致磨削比显著下降,扩散和化学反应的结果,使工件被磨表面烧伤,导致零件疲劳强度降低,这在磨削钛合金铸件时更为明显。
为解决这一问题,采取的措施是:选用合适的砂轮材料:绿碳化硅TL。
稍低的砂轮硬度:ZR1。
较粗的砂轮粒度:60。
稍低的砂轮速度:10~20m/s。
稍小的进给量,用乳化液充分冷却。
五、钻削
钛合金钻削比较困难,常在加工过程中出现烧刀和断钻现象。
这主要是由于钻头刃磨不良、排屑不及时、冷却不佳以及工艺系统刚性差等几方面原因造成的。
因此,在钛合金钻削加工中须注意以下几点:刀具材料:高速钢M42,B201或硬质合金。
合理的钻头刃磨:加大顶角、减少外缘前角、增大外缘后角,倒锥加至标准钻头的2~3倍。
勤退刀并及时清除切屑,注意切屑的形状和颜色。
如钻削过程中切屑出现羽状或颜色变化时,表明钻头已钝,应及时换刀刃磨。
加足切削液:一般用豆油,必要时可加法国OLTIP钻孔攻丝专用油。
提高工艺系统刚性:钻模应固定在工作台上,钻模引导宜贴近加工表面,尽量使用短钻头。
还有一个值得注意的问题是:当采取手动进给时,钻头不得在孔中不进不退,否则钻刃摩擦加工表面,造成加工硬化,使钻头变钝。
六、铰削
钛合金铰削时刀具磨损不严重,使用硬质合金和高速钢铰刀均可。
工厂常用的有W18Cr4V,M42,YW1,YG8,YG10HT等。
使用硬质合金铰刀时,要采取类似钻削的工艺系统刚度,防止铰刀崩刃。
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钛合金铰孔时出现的主要问题是铰孔不光,可采取以下解决措施:用油石修窄铰刀刃带宽度,以免刃带与孔壁粘结,但要保证足够的强度,一般刃宽在0.1~0.15mm为好。
切削刃与校准部分转接处应为光滑圆弧,磨损后要及时修磨,并要求各齿圆弧大小一致;必要时可加大校准部分倒锥;两次铰削。
粗铰余量0.1mm,精铰余量一般小于0.05mm;主轴转速60r/min;铰完退刀时,手铰不能反转退出,机铰应不停车退出铰刀。
七、攻丝
钛合金产品攻丝,特别是M6mm以下的小孔攻丝相当困难。
主要因为切屑细小,易与刀刃及工件粘结,造成加工表面粗糙度值大,扭矩大。
攻丝时丝锥选用不当及操作不当极易造成加工硬化,加工效率极低并时有丝锥折断现象。
其解决办法如下:
优先选用一丝到位的跳牙丝锥,齿数应较标准丝锥少,一般为2~3齿。
切削锥角宜大,锥度部分一般为3~4扣螺纹长度。
为便于排屑,还可在切削锥部分磨出负倾角。
尽量选用短丝锥以增加丝锥刚性。
丝锥的倒锥部分应较标准的适当加大,以减少丝锥与工件的摩擦。
加工螺纹底孔时,先粗钻再用扩孔钻扩孔,以减小底孔的加工硬化。
对于螺距为0.7~1.5mm的螺纹,底孔尺寸可加工到国标规定的标准螺纹底孔的上差并允许再加大0.1mm。
如果不受螺孔位置及工件形状限制,尽量采用机攻,避免手工攻丝进给不匀、中途停顿而造成的加工硬化。