Технология резки и обработки материалов из титанового сплава

Материалы из титановых сплавов широко используются в аэрокосмической области благодаря своим превосходным свойствам, таким как высокая удельная прочность, низкая плотность, коррозионная стойкость и устойчивость к высоким температурам. Однако из-за таких характеристик титанового сплава, как малая теплопроводность, низкий модуль упругости и большая химическая активность, при обработке материалов из титановых сплавов температура резки высокая, износ инструмента серьезный и т. д., что влияет на механическую обработку. эффективность титанового сплава, поэтому повышение эффективности резки титанового сплава всегда было острой необходимостью решения проблемы в аэрокосмической промышленности.

1 Характеристики материала титанового сплава и производительность обработки

(1) высокая удельная прочность: плотность титанового сплава мала, высокая прочность, его прочность превышает прочность стали.

(2) плохая теплопроводность: теплопроводность титанового сплава, коэффициент теплопроводности мал, трудно передавать тепло из зоны стружки, что приводит к более высоким температурам режущей кромки инструмента, нож оказывает сильное абразивное воздействие, уменьшая долговечность инструмента.

(3) активные химические свойства: титановый сплав при высоких температурах и воздух в O, N, H и других элементах химической реакции образуют слой упрочнения, так что возникают трудности с резкой и механической обработкой; в то же время титановый сплав при обработке инструментального материала легко поддается изготовлению и сродству, возникновению явлений адгезии и диффузии, что приводит к ускоренному износу инструмента.

(4) Малый модуль упругости: заготовка отскакивает во время резки, легко вызывает износ задней поверхности инструмента и деформацию заготовки.

(5) коррозионная стойкость: поверхность титанового сплава при температуре ниже 550 градусов легко образует плотную оксидную пленку, поэтому ее нелегко окислить, атмосфера, морская вода, пар и некоторые кислоты, щелочи, солевые среды обладают высокой коррозионной стойкостью. [1].

2 Основные принципы резки материалов из титановых сплавов

В процессе обработки выбранный материал инструмента, геометрия инструмента и параметры резания будут влиять на эффективность и экономичность резки и обработки титановых сплавов. Принципы обработки заключаются в следующем.

2.1 Инструментальный материал

Материал инструмента является важным фактором, влияющим на процесс резания, поэтому, насколько это возможно, следует выбирать твердость хороших, износостойких инструментальных материалов, таких как твердосплавные инструменты, инструменты с покрытием, инструменты из быстрорежущей стали и т. д., рис. 1 для твердосплавные инструменты и инструменты с покрытием.

2.2 Угол геометрии инструмента

При резке труднообрабатываемых материалов соответствующий угол геометрии инструмента помогает полностью раскрыть режущие способности инструмента и повысить эффективность резания. При резке титанового сплава имеются три зоны деформации, как показано на рисунке.

(1) Базовая зона деформации I: большая деформация, сила резания и тепло резания в основном исходят из этой области. За счет сохранения остроты режущей кромки, перехода дуги кончика ножа и т. д. коэффициент трения и температура резания во время обработки титанового сплава снижаются, чтобы избежать прилипания стружки и сколов.

(2) Зона трения и деформации II между стружкой и передней поверхностью: она напрямую влияет на износ передней поверхности инструмента. При выборе меньшего переднего угла для увеличения длины стружки и передней поверхности инструмента износ передней поверхности инструмента снижается.

(3) Поверхность заготовки подверглась механической обработке, а зона деформации износа задней поверхности III: большее влияние на упрочнение и износ задней поверхности инструмента. Выбор большего заднего угла позволяет уменьшить трение между задней поверхностью инструмента и обрабатываемой поверхностью.

2.3 Параметры резки

Скорость резания влияет на стойкость инструмента. Большая: чем выше скорость резания, тем выше температура режущей кромки, поэтому выбирайте низкоскоростную резку; в то же время глубина резания оказывает меньшее влияние на стойкость инструмента, поэтому жесткость деталей и станков позволяет в условиях применения большей глубины резания.

2.4 Охлаждающая жидкость

Тепло от лезвия можно отводить и смывать стружку, снижать температуру резания, эффективно повышать производительность и улучшать качество поверхности обрабатываемых деталей. Обычная смазочно-охлаждающая жидкость подразделяется на три категории: вода или водный щелочной раствор, растворимый масляный раствор на водной основе и нерастворимый в воде масляный раствор [2].

3 Процесс резки материала из титанового сплава

3.1 Токарная обработка

Токарная обработка титанового сплава позволяет легко получить хорошую шероховатость поверхности, упрочнение не является серьезным, но температура резания высокая, инструмент быстро изнашивается. Для этих характеристик точения титанового сплава следует обратить внимание на проблему: (1) параметры токарной обработки старайтесь выбирать низкую скорость резания и большую глубину резания. Для черновой обработки скорость резания 45~70 м/мин, подача 0.10 ~ 0.15 мм/об; для чистовой обработки, скорость резания 80~100 м/мин, подача 0,05~0,10 мм/об. (2) Усилие зажима при чистовой обработке не должно быть слишком большим, чтобы уменьшить деформацию обрабатываемых деталей. (3) После обработки контур детали следует обработать еще раз в соответствии с маршрутом последнего перемещения инструмента, чтобы устранить деформацию детали, вызванную силой резания, и уступить место инструменту.

3.2 Фрезерование

Фрезерование титановых сплавов сложнее, чем точение, поскольку фрезерование представляет собой прерывистое резание, а стружка легко сцепляется с режущей кромкой, образуя сколы, значительно снижающие долговечность инструмента. Для этих характеристик фрезерования титанового сплава следует обратить внимание на следующие вопросы: (1) обычно используйте плавное фрезерование, гладкое фрезерование, когда глубина резания от большой к малой, стружка от толстой к тонкой и всегда тонкая сторона сторона задней части, чтобы оставить зубы, чип легко сломать, что увеличивает срок службы инструмента. (2) Черновая обработка мало влияет на качество обработки, поэтому следует выбирать большую глубину резания, малую подачу и низкую скорость; чистовая обработка должна уменьшить деформацию обработки, улучшить качество поверхности, использовать более высокую скорость и небольшую глубину резания. (3) После обработки титанового сплава на обработанной поверхности образуется закаленный слой толщиной 0,1 ~ 0,2 мм, поэтому вторичная глубина резания должна быть больше {{7 }},2 мм; Односторонний припуск на черновую обработку должен быть больше 0,2 мм.

4. Вывод

В статье сочетаются некоторые текущие результаты исследований и опыт производственного процесса, в основном из свойств материала титанового сплава, режущих инструментов, параметров резания и охлаждающей жидкости и других аспектов разработки, обобщаются токарная обработка титанового сплава, фрезерование, как правило, следует обращать внимание на проблемы и принятые меры, и я надеюсь, что коллеги смогут сыграть определенную роль в справочной информации.