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    鈦合金切削加工的物理現象分析

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    鈦合金切削加工的物理現象分析

    發布日期:2018-07-09 作者: 點擊:

    鈦合金加工

    鈦合金以其良好的力學性能和低密度、高強度、耐腐蝕等優點在航空航天、軍事、化工等領域得到了廣泛應用。但由于其化學活性大、導熱系數低、變形系數小,導致切削加工過程中出現切削力大、切削溫度高、刀具磨損嚴重、加工硬化現象顯著等問題。鈦合金加工時的切削力只是略高于同等硬度的鋼,但是加工鈦合金的物理現象比加工鋼要復雜得多,從而使鈦合金加工面臨巨大的困難。


    大多數的鈦合金的熱導率很低,只有鋼的1/7,鋁的1/16。因此,在切削鈦合金過程中產生的熱量不會迅速傳遞給工件或被切屑帶走,而集聚在切削區域,所產生的溫度可高達1 000℃以上,使刀具的刃口迅速磨損、崩裂和生成積屑瘤,快速出現磨損的刀刃,又使切削區域產生更多的熱量,進一步縮短刀具的壽命。


    切削過程中產生的高溫同時破壞了鈦合金零件的表面完整性,導致零件幾何精度下降和出現嚴重減少其疲勞強度的加工硬化現象。


    鈦合金的彈性對零件性能來說可能是有益的,但是在切削過程中,工件的彈性變形是產生振動的重要原因。切削壓力使“彈性”的工件離開刀具和反彈,從而使刀具與工件之間摩擦現象大于切削作用。摩擦過程也會產生熱,加重了鈦合金導熱性不良問題。


    加工薄壁或環形等易變形零件時,這個問題就更加嚴重,將鈦合金薄壁零件加工到預期的尺寸精度不是一件容易的事。因為隨著工件材料被刀具推開時,薄壁的局部變形已經超出彈性范圍而產生塑性變形,切削點的材料強度和硬度明顯增加。此時,按照原先確定的切削速度加工就變得過高,進一步導致刀具急劇磨損。


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