鈦合金雖然具有很多優(yōu)點(diǎn)，但其成形加工有許多難度，這是由其物理、化學(xué)、力學(xué)特性決定的。鈦的熔點(diǎn)高，活性強(qiáng)，與雜質(zhì)元素的親和力大，增加了熔煉與鑄造工藝的技術(shù)難度，鈦的熔煉、鑄造、焊接、鍛造等熱加工過(guò)程通常在保護(hù)介質(zhì)或真空下進(jìn)行；鈦的強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性差、彈性模量小等物理特性也決定了鈦合金的制造工藝不同于鋼和其他金屬材料。鈦材相對(duì)于鋼、銅和鋁等工業(yè)材料而言是一種新型材料，其加工制造技術(shù)也相對(duì)較為復(fù)雜。隨著工業(yè)的發(fā)展和材料科學(xué)的進(jìn)步，目前國(guó)內(nèi)外已形成一整套切實(shí)可行的鈦及鈦合金熔煉與加工技術(shù)，從而推動(dòng)了鈦合金材料的發(fā)展和應(yīng)用。自20世紀(jì)60年代以來(lái)，我國(guó)在研究生產(chǎn)船舶及海洋工程專用鈦合金系列的同時(shí)，也已逐漸掌握了鈦合金材料先進(jìn)的制備和加工技術(shù)，并推廣應(yīng)用到艦船及海洋工程的各個(gè)方面。

海洋工程領(lǐng)域鈦及鈦合金的機(jī)械加工技術(shù)

總體來(lái)說(shuō)，同鋼及鋁等材料相比，鈦及鈦合金的機(jī)械加工難度要大些，這與鈦的物理、化學(xué)特性有關(guān)。例如鈦合金的熱導(dǎo)率小，因此在加工鈦合金時(shí)切削溫度高，加工時(shí)產(chǎn)生的熱量很難通過(guò)工件釋放。鈦合金的比熱容小，加工時(shí)局部溫度上升快，因此，造成刀具溫度很高，刃刀尖急劇磨損，使用壽命降低，鈦合金彈性模量低，優(yōu)已加工表面谷易產(chǎn)生回彈，特別是薄壁零件的加工回彈更為產(chǎn)重，易引起后刀面與已加工表面產(chǎn)生強(qiáng)烈摩擦，從而磨損刀具和加工回彈更為嚴(yán)重，易引起后刀面與已加工表面產(chǎn)生強(qiáng)烈摩擦，從而磨損刀具和崩刃。

1、車削

鈦合金車削易獲得較好的表面粗度，加工硬化不嚴(yán)重，但切削溫度高，刀具磨損快。針對(duì)這些特點(diǎn)，主要在刀具，切削參數(shù)方面采取以下措施。

刀具材料：根據(jù)工廠現(xiàn)有條件選用YG6，YG8、YG10HT。

刀具幾何參數(shù)：合適的刀具前后角，刀尖磨圓。

應(yīng)采用較低的切削速度，適中的進(jìn)給量，較大的切削深度，充分冷卻，車外圓時(shí)刀尖不能高于工件中心，否則容易扎刀，精車及車削薄壁件時(shí)，刀具主偏角要大，一般為75°~90°。

2、 銑削

鈦合金銑削比車削困難，因?yàn)殂娤魇菙嗬m(xù)切削，并且切屑易與刀刃發(fā)生黏結(jié)，當(dāng)黏屑的刀齒再次切入工件時(shí)，黏屑被碰掉并帶走一小塊刀具材料，形成崩刃，極大地降低了刀具的耐用度。因此，對(duì)鈦合金銑削一般應(yīng)采取以下3點(diǎn)措施：

銑削方式：一般采用順銑。

刀具材料：高速鋼M42。

裝備選擇：應(yīng)采用剛性較強(qiáng)的設(shè)備與工裝。

這里需要特別指出的是：一般合金鋼的加工均不采用順銑，因機(jī)床絲杠、螺母間隙的影響，順銑時(shí)，銑刀作用在工件上，在進(jìn)給方向上的分力與進(jìn)給方向相同，易使工件臺(tái)產(chǎn)生間隙性竄動(dòng)，造成打刀。對(duì)順銑而言，刀齒一開始切入就碰到硬皮而導(dǎo)致刀具破損。但由于逆銑切屑是由薄到厚，在最初切入時(shí)刀具易與工件發(fā)生干摩擦，加重刀具的黏屑和崩刃，就鈦合金而言，后一矛盾顯得更為突出。

此外，為使鈦合金順利銑削，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：相對(duì)于通用標(biāo)準(zhǔn)銑刀，前角應(yīng)減小，后角應(yīng)加大，銑削速度宜低；盡量采用尖齒銑刀，避免使用鏟齒銑刀；刀尖應(yīng)圓滑轉(zhuǎn)接；大量使用切削液；為提高生產(chǎn)效率，可適當(dāng)增加銑削深度與寬度，銑削深度一般加工為1.5~3.0mm，精加工為0.2~0.5mm。

3、磨削

磨削鈦合金零件常見的問(wèn)題是黏屑，它造成砂輪堵塞以及零件表面燒傷。難磨削的原因是鈦合金的導(dǎo)熱性差，使磨削區(qū)產(chǎn)生高溫，從而使鈦合金與磨料發(fā)生黏結(jié)，并發(fā)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)，黏屑和梨和砂輪堵塞導(dǎo)致磨削比顯著下降，擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，使工件被磨表面燒傷，導(dǎo)致零件疲勞度降低，這在磨削鈦合念鑄件時(shí)更為明顯。為解決這一問(wèn)題，應(yīng)采取的措施如下：

選用合適的砂輪材料：綠碳化硅TL。

稍低的砂輪硬度：ZR1。

較粗的砂輪粒度；60號(hào)。

稍低的砂輪速度：10~20m/s。

稍小的進(jìn)給量，用乳化液充分冷卻。

4、 鉆削

鈦合金鉆削比較困難，常在加工過(guò)程中出現(xiàn)燒刀和斷鈷現(xiàn)象，這主要是由鉆頭刃磨不良、排眉不及時(shí)、冷卻不佳以及工藝系統(tǒng)剛性差等幾方面源因造成的，因此，在鈦合金鉆削加工中須注意以下幾點(diǎn)：

選用合適的刀具材料：高速鋼M42、B201成硬質(zhì)合金。

采用合理的鉆頭刃磨：加大頂角，減小外緣前角，增大外緣后角，倒錐加至標(biāo)準(zhǔn)鉆頭的2~3倍。

勤退刀并及時(shí)清除切屑：應(yīng)注意切屑的形狀和顏色。如鉆削過(guò)程中切屑出現(xiàn)羽狀或顏色變化時(shí)，表明鉆頭已鈍，應(yīng)及時(shí)換刀刃磨。

選用合適的切削液：一般用豆油， 必要時(shí)可加汰國(guó)OLTIP鉆孔攻絲專用油， 要加足切削液。

提高工藝系統(tǒng)剛性：鉆模應(yīng)固定在工作臺(tái)上，鉆模引導(dǎo)宜貼近加工表面，盡最使用短鉆頭。

還有一個(gè)值得注意的間題是：當(dāng)采取干動(dòng)進(jìn)給時(shí)，鉆頭不得在孔中不進(jìn)不退，否則鉆刃摩擦加工表面，造成加工硬化，使鉆頭變鈍。

5、鉸削

鈦合金餃削時(shí)刀具磨損不嚴(yán)重，使用秘質(zhì)合金和高速鋼鉸刀均可。工廠常用的有W18Cr4V， M42、YW1、YG8、YGl0HT等， 使用硬質(zhì)合金鉸刀時(shí)， 要來(lái)取似鉆削的工藝系統(tǒng)剛度，防止鉸刀崩刃。鈦合金鉸孔時(shí)出現(xiàn)的主要問(wèn)題是鉸孔不光，可采取以下解決措施：

用油石修窄鉸刃帶寬度，以免刃帶與孔壁黏結(jié)，但要保證廳夠的強(qiáng)度，一般刃寬在0.1-0.15mm為好。

切削刃與校準(zhǔn)部分轉(zhuǎn)接處應(yīng)為光清圓弧，磨損后要及時(shí)修磨，并要求各齒圓弧大小一效：必要時(shí)可加大校準(zhǔn)部分倒錐；兩次鉸削，粗鉸余量0.1mm，精鉸余量一般小于0.05mm；主軸轉(zhuǎn)速60r/min；鉸完返刀時(shí)，手鉸不能反轉(zhuǎn)退出， 機(jī)鉸應(yīng)不停車退出鉸刀。

6、攻絲

鈦合金攻絲，特別是M6以下的小孔絲相當(dāng)困難，其原因主要是切屑細(xì)小，易與刀刃及工件黏結(jié)，造成加工表面粗糙度大，扭矩大。攻絲時(shí)絲錐選用不當(dāng)及操作不當(dāng)極易造成加工硬化，加工效率極低并時(shí)有絲錐折斷現(xiàn)象。其解決辦法如下：

優(yōu)先選用一絲到位的跳牙絲錐，齒數(shù)應(yīng)較標(biāo)準(zhǔn)絲錐少，一般為2~3齒，切削錐角宜大，錐度部分一般3~4扣螺紋長(zhǎng)度。為便于排屑，還可在切削錐部分磨出負(fù)傾角，盡量選用短絲錐以增加絲錐剛性。絲錐的倒錐部分應(yīng)較標(biāo)準(zhǔn)的適當(dāng)加大，以減少絲錐與工件的摩擦。

加工螺紋底孔時(shí)，先粗鉆再用擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔，以減小底孔的加工硬化。對(duì)于螺距為0.7~1.5mm的螺紋，底孔尺寸可加工到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)螺紋底孔的上差并允許再加大0.1mm。

如果不受螺孔位置及工件形狀限制，則盡量采用機(jī)攻，避免手工攻絲進(jìn)給不勻、中途停頓而造成的加工硬化。

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