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避免热问题,钛合金法兰加工的工艺诀窍

阿斯米合金  2020-10-7 8:47:45  2670
内容摘要:大多数的钛合金法兰的热导率很低,只有钢法兰的1/7,铝的1/16。因此,在切削钛合金法兰过程中产生的热量不会迅速传递给工件或被切屑带走,而集聚在切削区域,所产生的温度可高达1000℃以上,使刀具的刃口...

大多数的钛合金法兰的热导率很低,只有钢法兰的1/7,铝的1/16。因此,在切削钛合金法兰过程中产生的热量不会迅速传递给工件或被切屑带走,而集聚在切削区域,所产生的温度可高达1000℃以上,使刀具的刃口迅速磨损、崩裂和生成积屑瘤,快速出现磨损的刀刃,又使切削区域产生更多的热量,进一步缩短刀具的寿命。

切削过程中产生的高温同时破坏了钛合金法兰零件的表面完整性,导致零件几何精度下降和出现严重减少其疲劳强度的加工硬化现象。

钛合金法兰的弹性对法兰性能来说可能是有益的,但是在切削过程中,法兰的弹性变形是产生振动的重要原因。切削压力使“弹性”的法兰离开刀具和反弹,从而使刀具与工件之间摩擦现象大于切削作用。摩擦过程也会产生热,加重了钛合金法兰导热性不良问题。

加工薄壁或环形等易变形零件时,这个问题就更加严重,将钛合金薄壁零件加工到预期的尺寸精度不是一件容易的事。因为随着工件材料被刀具推开时,薄壁的局部变形已经超出弹性范围而产生塑性变形,切削点的材料强度和硬度明显增加。此时,按照原先确定的切削速度加工就变得过高,进一步导致刀具急剧磨损。

“热”是钛合金法兰难加工的“罪魁祸首”!


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在理解钛合金法兰加工机理的基础上,加上以往的经验,加工钛合金法兰的主要工艺诀窍如下:

(1) 采用正角型几何形状的刀片,以减少切削力、切削热和工件的变形。

(2) 保持恒定的进给以避免工件的硬化,在切削过程中刀具要始终处于进给状态,铣削时径向吃刀量a e应为半径的30%。

(3) 采用高压大流量切削液,以保证加工过程的热稳定性,防止因温度过高导致工件表面变性和刀具损坏。

(4) 保持刀片刃口锋利,钝的刀具是热集结和磨损的原因,容易导致刀具失效。

(5) 尽可能在钛合金法兰最软的状态加工,因为淬硬后材料变得更难加工,热处理提高了材料的强度并增加刀片的磨损。

(6) 使用大的刀尖圆弧半径或倒角切入,尽可能把更多的刀刃进入切削。这可以减少每一点的切削力和热量,防止局部破损。在铣削钛合金法兰时,各切削参数中切削速度对刀具寿命vc的影响最大,径向吃刀量(铣削深度)ae次之。


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