鈦合金的加工特性

鈦合金硬度大於HB350時車削和銑削特別困難. 當鈦的硬度小於HB300時, 很可能會出現沾黏現象, CNC切割也很困難. 但鈦合金的硬度只是難以切割的一方面. 關鍵在於化學結合的影響, 鈦合金物理機械性質對其切削加工性的影響. 鈦合金具有以下切削特性:
(1) 變形係數小: 這是鈦合金切削加工的顯著特點, 變形係數小於或接近 1. 切屑在前刀面上的滑動摩擦力大為增加, 從而加速刀具磨損.

(2) 鈦合金數控切削溫度高: 因為鈦合金的導熱係數很小 (只相當於 1/5 到 1/7 的 否. 45 鋼). 切屑與前刀面的接觸長度極短, 且切割時產生的熱量不易傳遞, 並且集中在切削區域和切削刃附近的一小塊區域, 並且切削溫度非常高. 相同切削條件下, 切割溫度可比切割時高一倍以上 否. 45 鋼.

(3) 鈦單位面積銑削力大: 鈦合金的主切削力約為 20% 小於切割鋼材時. 由於切屑和前刀面之間的接觸長度極短, 單位接觸面積的切削力大為增加, 這可能會導致碎裂. 同時, 由於鈦合金的彈性模量較小, 加工時在徑向力作用下容易產生彎曲變形, 引起振動, 增加刀具磨損並影響零件精度. 所以, 要求工藝系統具有良好的剛性.

(4) 鈦合金的加工硬化現象嚴重:由於鈦的化學活性高, 在高切削溫度下易吸收空氣中的氧氣和氮氣，形成硬而脆的表皮; 同時, 切削過程中的塑性變形也會造成表面硬化. 激冷現像不僅降低零件的疲勞強度, 但也會加劇刀具磨損, 這是切削鈦合金時非常重要的特徵.

(5) 加工鈦合金的刀具容易磨損、損壞: 毛坯經過沖壓加工後, 鍛造, 熱軋及其他方法, 形成硬而脆的凹凸不平的皮膚, 容易造成車刀崩刃, 使得去除硬皮成為鈦合金加工中最困難的工序. 另外, 由於鈦合金對刀具材料有強烈的化學親和力, 刀具在切削溫度高、單位面積切削力大的情況下容易產生黏結磨損. 車削鈦合金時, 有時前刀面的磨損甚至比後刀面的磨損更嚴重; 當進給速度f<0.1 毫米/轉, 磨損主要發生在後刀面; 當 f>0.2 毫米/轉, 前刀面會磨損; 使用硬質合金刀具進行精車和半精車時, 後刀面磨損量應為VBmax<0.4 毫米.

機械加工鈦零件的切削特性