鈦合金尤其是亞穩(wěn)態(tài)β鈦合金,具有優(yōu)異的物理及力學(xué)性能而得到廣泛應(yīng)用。然而,亞穩(wěn)態(tài)β鈦合金因其高強(qiáng)韌性、高的化學(xué)反應(yīng)活性以及低的熱導(dǎo)率等特性難于切削。激光加熱輔助切削(LAM)是一種近年發(fā)展起來的特種加工技術(shù),在切削過程中,以激光束為熱源,對工件進(jìn)行局部加熱,使其強(qiáng)度下降達(dá)到塑性切削的目的。已有實驗表明,采用LAM技術(shù)能夠改善α+β或α鈦合金的切削性,而是否能夠改善亞穩(wěn)態(tài)β鈦合金的切削性能還有待研究。為此,R.A.Rahman Rashid等人采用LAM技術(shù)對近β型高強(qiáng)Ti-10V-2Fe-3Al合金進(jìn)行了切削實驗研究。
實驗原材料為經(jīng)三次真空電弧熔煉的Φ650 mmTi-10V-2Fe-3Al合金鑄錠,其β相變點溫度為830 ℃。將鑄錠在相變溫度以上開坯鍛造,變形量為60%。為了細(xì)化鑄態(tài)組織,再在兩相區(qū)鍛造成Φ110 mm棒材,變形量為70%。最后,將其鍛造成Φ50 mm棒材,并按照750 ℃× 3 h/AC+510 ℃× 8 h/AC進(jìn)行固溶加時效處理。然后分別采用LAM技術(shù)及傳統(tǒng)切削技術(shù)對該棒材進(jìn)行切削,切削深度均為1 mm,切削速度均在5~275 m/min范圍內(nèi),進(jìn)料速度均在0.05~0.28 mm/r范圍內(nèi),且LAM技術(shù)切削過程中激光功率為1 200 W。分別對比了不同切削速度、不同進(jìn)料速度以及不同切削方法下切削力、切削溫度以及切口形貌的變化。研究表明,當(dāng)切削溫度達(dá)到800 ℃左右時,Ti-10V-2Fe-3Al這種近β型鈦合金的熱軟化效果會超過應(yīng)變硬化效果。而采用LAM技術(shù)切削近β型Ti-10V-2Fe-3Al合金,當(dāng)切削速度在5~275 m/min范圍內(nèi)時,切削溫度通常在800 ℃以上,即熱軟化占主導(dǎo)。然而,隨著切削速度的增加,切削溫度下降,切削壓力增大,激光束的加熱效率降低。總之,LAM技術(shù)對Ti-10V-2Fe-3Al這類高溫高強(qiáng)鈦合金切削性的改善效果沒有對α+β或α鈦合金的明顯。









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