切削特點(diǎn)
鈦合金的硬度大于HB350時(shí)切削加工特別困難,小于HB300時(shí)則容易出現(xiàn)粘刀現(xiàn)象,也難于切削。但鈦合金的硬度只是難于切削加工的一個(gè)方面,關(guān)鍵在于鈦合金本身化學(xué)、物理、力學(xué)性能間的綜合對(duì)其切削加工性的影響。鈦合金有如下切削特點(diǎn):
(1)變形系數(shù)小:這是鈦合金切削加工的顯著特點(diǎn),變形系數(shù)小于或接近于1。切屑在前刀面上滑動(dòng)摩擦的路程大大,加速磨損。
(2)切削溫度高:由于鈦合金的導(dǎo)熱系數(shù)很?。ㄖ幌喈?dāng)于45號(hào)鋼的1/5~1/7),切屑與前刀面的接觸長(zhǎng)度短,切削時(shí)產(chǎn)生的熱不易傳出,集中在切削區(qū)和切削刃附近的較小范圍內(nèi),切削溫度很高。在相同的切削條件下,切削溫度可比切削45號(hào)鋼時(shí)高出一倍以上。
(3)單位面積上的切削力大:主切削力比切鋼時(shí)約小20%,由于切屑與前刀面的接觸長(zhǎng)度短,單位接觸面積上的切削力大大增加,容易造成崩刃。同時(shí),由于鈦合金的彈性模量小,加工時(shí)在徑向力作用下容易產(chǎn)生彎曲變形,引起振動(dòng),加大磨損并影響零件的精度。因此,要求工藝系統(tǒng)應(yīng)具有較好的剛性。
(4)冷硬現(xiàn)象嚴(yán)重:由于鈦的化學(xué)活性大,在高的切削溫度下,很容易吸收空氣中的氧和氮形成硬而脆的外皮;同時(shí)切削過(guò)程中的塑性變形也會(huì)造成表面硬化。冷硬現(xiàn)象不僅會(huì)降低零件的疲勞強(qiáng)度,而且能加劇磨損,是切削鈦合金時(shí)的一個(gè)很重要特點(diǎn)。
現(xiàn)階段鈦合金加工的明顯難題之一就是加工率低,高原材料污泥負(fù)荷通常是根據(jù)提升切削使用量來(lái)保持的,髙速切削和大切深切削都可以在一定水平上提升原材料污泥負(fù)荷,但遭受數(shù)控車(chē)床和的限定,這二種加工方法的提高室內(nèi)空間也遭受了管束,而大走刀切削是保持高原材料污泥負(fù)荷的另一個(gè)切實(shí)可行的方式。
耐熱鈦合金是適合于在較高溫度下長(zhǎng)期工作的鈦合金。它在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)具有較高的瞬時(shí)個(gè)持久強(qiáng)度。室溫下有較好的塑性、較好的蠕變抗力和良好的熱穩(wěn)定性。在室溫與高溫下均有好的抗疲勞性能。主要用來(lái)制造壓壓氣機(jī)中的盤(pán)、葉片、進(jìn)氣機(jī)匣以及飛機(jī)構(gòu)件。已得到應(yīng)用的耐熱鈦合金固溶強(qiáng)化α+β型和近α型鈦合金。能在500℃以下長(zhǎng)期工作的α+β型耐熱鈦合金,他們都含有較多的α穩(wěn)定元素,鋁當(dāng)量6以上。加入適當(dāng)?shù)摩路€(wěn)定元素,使合金在高溫下不僅顯示高的瞬時(shí)強(qiáng)度,而且具有足夠的塑性,典型的合金有TC4(Ti-6Al-4V),TC6(Ti-6Al-2.5Mo-2Cr-0.5Fe-0.3Si)和TC11(Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si)。在500℃以下長(zhǎng)期工作的α型耐熱鈦合金,它們都含有少量α穩(wěn)定元素。鋁當(dāng)量幾乎7以上,在平衡狀態(tài)下合金有更多的α相,因此這些合金在500℃以上具有更高的蠕變抗力和更好的抗疲勞性和斷裂韌度。由于近α型合金具有這些優(yōu)良的綜合性能,而使其成為耐熱合金的主要體系。典型的合金有Ti-8Al-1Mo-1V(美國(guó)Ti-811)、Ti6Al-2Zr-1Mo-1V(俄羅斯BT20)、Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo(美國(guó)Ti-6242)和Ti-5.5Al-3.5Sn-3Zr-1Nb-0.3Mo-0.3Si(英國(guó)IMI-829)。