由精密零件加工而成的鈦合金零件主要用于制造飛機發動機的壓縮機零件,其次是火箭,導彈和高速飛機的結構零件。鈦合金的密度通常約為4.51g/cm3,僅為鋼的60%。純鈦的密度接近普通鋼。一些高強度鈦合金的強度超過許多合金結構鋼的強度。因此,鈦合金的比強度(強度/密度)比其他金屬結構材料大得多,并且可以制造具有高單位強度,良好的剛性和輕質的零件。飛機的發動機部件,骨架,蒙皮,緊固件和起落架均使用鈦合金。
如果要加工鈦合金,必須對它的加工機理和現象有透徹的了解。許多加工方認為,由于對鈦合金的了解不足,因此鈦合金是極難加工的材料。今天,我將作為小型編輯來分析鈦合金的加工機理和現象。
首先要談的是鈦合金加工的物理現象。盡管鈦合金加工過程中的切削力僅略高于相同硬度的鋼,但是加工鈦合金的物理現象比加工鋼的物理現象復雜得多,這使得加工鈦合金的難度線性增加。
大多數鈦合金的導熱率非常低,僅為鋼的1/7和鋁的1/16。因此,鈦合金切割過程中產生的熱量不會迅速傳遞到工件上或被切屑帶走,而是會集中在切割區域。產生的溫度可能高達1000℃或更高,導致刀具的切削刃快速磨損,開裂并產生積屑瘤,磨損刀片迅速出現,并在切削區域產生更多熱量,進一步縮短了使用壽命。
精密零件加工切削過程中產生的高溫也破壞了鈦合金零件的表面完整性,從而導致零件的幾何精度下降和加工硬化現象,從而嚴重降低了它們的疲勞強度。
鈦合金的彈性可能有利于零件的性能,但是在切割過程中,工件的彈性變形是振動的重要原因。切削壓力使“彈性”工件離開刀具并回彈,因此刀具與工件之間的摩擦力大于切削作用。摩擦過程還會產生熱量,這加劇了鈦合金導熱性差的問題。






