钛合金加工注意事项ppt课件

钛合金加工注意事项 1 目录 1 钛合金切削特点2 钛合金加工的刀具选择3 钛合金加工的切削用量的选择4 钛合金切削液的选择5 钛合金加工注意事项6 加工过程中清洗措施及要求7 安全 2 钛合金切削特点 钛合金的硬度大于HB350时切削加工特别困难 小于HB300时则容易出现粘刀现象 也难于切削 但钛合金的硬度只是难于切削加工的一个方面 关键在于钛合金本身化学 物理 力学性能间的综合对其切削加工性的影响 钛合金有如下切削特点 1 变形系数小 这是钛合金切削加工的显著特点 变形系数小于或接近于1 切屑在前刀面上滑动摩擦的路程大大增大 加速刀具磨损 2 切削温度高 由于钛合金的导热系数很小 只相当于45号钢的1 5 1 7 切屑与前刃面的接触长度极短 切削时产生的热不易传出 集中在切削区和切削刃附近的较小范围内 切削温度很高 在相同的切削条件下 切削温度可比切削45 钢时高出一倍以上 目前我们加工的零件的材料为6Al 4V 材料硬度为HB320 360 3 钛合金切削特点 3 单位面积上的切削力大 主切削力比切削钢件时约小20 由于切屑与前刃面的接触长度极短 单位接触面积上的切削力大大增加 容易造成崩刃 同时 由于钛合金的弹性模量小 加工时在径向力作用下容易产生弯曲变形 引起振动 加大刀具磨损并影响零件的精度 因此 要求工艺系统应具有较好的刚性 4 冷硬现象严重 由于钛的化学活性大 在高的切削温度下 很容易吸收空气中的氧和氮形成硬而脆的外皮 同时切削过程中的塑性变形也会造成表面硬化 冷硬现象不仅会降低零件的疲劳强度 而且能加剧刀具磨损 是切削钛合金时的一个很重要特点 5 刀具易磨损 毛坯经过冲压 锻造 热轧等方法加工后 形成硬而脆的不均匀外皮 极易造成崩刃现象 使得切除硬皮成为钛合金加工中最困难的工序 另外 由于钛合金对刀具材料的化学亲和性强 在切削温度高和单位面积上切削力大的条件下 刀具很容易产生粘结磨损 车削钛合金时 有时前刃面的磨损甚至比后刃面更为严重 进给量f0 2mm r时 前刃面将出现磨损 用硬质合金刀具精车和半精车时 后刃面的磨损以VBmax 0 4mm较合适 4 钛合金加工的刀具选择 1 切削加工钛合金应从降低切削温度和减少粘结两方面出发 选用红硬性好 抗弯强度高 导热性能好 与钛合金亲和性差的刀具材料 YG类硬质合金比较合适 由于高速钢的耐热性差 因此应尽量采用硬质合金制作的刀具 常用的硬质合金刀具材料有YG8 YG3 YG6X YG6A 813 643 YS2T和YD15等 2 涂层刀片和YT类硬质合金会与钛合金产生剧烈的亲和作用 加剧刀具的粘结磨损 不宜用来切削钛合金 对于复杂 多刃刀具 可选用高钒高速钢 如W12Cr4V4Mo 高钴高速钢 如W2Mo9Cr4VCo8 或铝高速钢 如W6Mo5Cr4V2Al M10Mo4Cr4V3Al 等刀具材料 适于制作切削钛合金的钻头 铰刀 立铣刀 拉刀 丝锥等刀具 5 钛合金加工的切削用量的选择 切削钛合金时 切削温度高 刀具耐用度低 切削用量中切削速度对切削温度的影响最大 因此应力求使所选择的切削速度下产生的切削温度接近最佳范围 高速钢刀具切削钛合金时的最佳切削温度约为480 540 硬质合金刀具约为650 750 切削钛合金一般采用较低的切削速度 较大的切削深度和进给量 1 切削速度Vc 切削速度对刀具耐用度影响最大 最好能使刀具在相对磨损最小的最佳切削速度下工作 切削不同牌号的钛合金 由于强度差别较大 切削速度应适当调整 切削深度对切削速度也有一定影响 应根据不同的切削深度来确定切削速度的大小 2 进给量f 进给量对刀具的耐用度影响较小 在保证加工表面粗糙度的条件下 可选较大的进给量 一般取f 0 1 0 3mm r 进给量太小 使刀具在硬化层内切削 增加刀具磨损 同时极薄的切屑在高的切削温度下容易自燃 因此不允许f 0 05mm r 3 切削深度 p 切削深度对刀具耐用度的影响最小 一般选用较大的切削深度 这样不仅可以避免刀尖在硬化层内切削 减小刀具磨损 还可增加刀刃工作长度 有利于散热 一般取 p 1 5mm 6 钛合金切削液的选择 切削钛合金时 为了降低切削温度 应当向切削区域浇注大量的以冷却作用为主的切削液 对切削液的要求有导热系数大 比热大 热容量大 汽化热大 汽化速度快 流量大 流速快 一般说来 水比油的导热系数大3 5倍 比热大1倍 汽化热几乎大10倍左右 故用水溶性切削液较为合适 车 铣削钛合金时 常采用乳化液 或采用有极压添加剂的水溶性切削液 更不容易达到燃点温度 加工速度只要足够低 任何尺寸大小的切屑 注意 钛合金加工最好不使用含氯的冷却液 避免产生有毒物质和引起氢脆 也能防止钛合金高温应力腐蚀开裂 7 钛合金加工注意事项 1 由于钛合金的弹性模量小 工件在加工中的夹紧变形和受力变形大 会降低工件的加工精度 工件安装时夹紧力不宜过大 必要时可增加辅助支承 2 如果使用含氯的切削液 切削过程中在高温下将分解释放出氢气 被钛吸收引起氢脆 也可能引起钛合金高温应力腐蚀开裂 3 切削液中的氯化物使用时还可能分解或挥发有毒气体 使用时宜采取安全防护措施 否则不应使用 切削后应及时用不含氯的清洗剂彻底清洗零件 清除含氯残留物 4 禁止使用铅或锌基合金制作的工 夹具与钛合金接触 铜 锡 镉及其合金也同样禁止使用 5 与钛合金接触的所有工 夹具或其他装置都必须洁净 经清洗过的钛合金零件 要防止油脂或指印污染 否则以后可能造成盐 氯化钠 的应力腐蚀 8 钛合金加工注意事项 6 铣削钛合金时 宜采用不对称顺铣法 这样刀齿前面远离刀尖部分首先接触工件 刀齿切离时的切屑很薄 不易粘结在切削刃上 而逆铣时正相反 容易粘屑 当刀齿再次切入时切屑被碰断 造成刀具材料剥落崩刃 由于钛合金的弹性模量小 顺铣易造成让刀现象 要求机床和刀具有较大的刚性 7 钻削钛合金时 要求钻头具有高的强度和好的刚性 钻头与钛合金的化学亲和性要小 最好采用硬质合金钻头 采用 S 形或 X 形修磨钻头横刃 两种形式的横刃均可形成第二切削刃 起到分屑作用和减小钻孔时的轴向力 8 钛合金攻丝是钛合金切削加工中最困难的工序 特别是攻制小螺纹 这种困难主要表现在攻丝时的总扭矩大 约为45号钢的2倍 丝锥刀齿过快地磨损 崩刃 甚至被 咬死 在螺纹孔内而折断 攻螺纹底孔时 螺纹底孔直径d1 d0 0 7578p d0为螺纹公称尺寸 p为螺矩 小直径或粗牙螺纹的牙高率 螺孔实际牙型高度与理论高度的比率 可取大一些 被加工材料强度低或螺纹深度小于螺纹基本直径时 可适当增大牙高率 但过大会增大攻丝扭矩 甚至折断丝锥 9 加工过程中清洗措施及要求 清洗溶剂中不允许含有甲醇及卤化烃 零件可以使用氢氟酸溶剂进行吸收零件表面的氢离子 使用硝酸 磷酸去除零件表面残余的铁污染 也可以使用碱性溶剂进行清洗 清洗过后的零件应当浸在水中来去除零件表面的残余溶剂 注意 溶剂及水中的铬含量 10ppm 经清洗过的钛合金零件 为了防止油脂或指印污染 操作人员或检验人员应当戴干净的手套进行操作或检验 10 安全 一般情况下切削加工钛合金时 没有发火危险 只有在微量切削时 切下的细小若一旦着火 应采用滑石粉 石灰石粉末 干砂等灭火器材进行扑灭 严禁使用四氯化碳 二氧化碳灭火器 也不能浇水 因为水能加速燃烧 甚至导致氢爆炸 11