钛合金具有强度(强度/密度)高、抗蚀性好及热强度高等特点,属于难加工材料,加工中存在切削效率低、刀具磨损快、排屑困难以及表面质量差等工艺难点。
钛合金材料不同类别及其加工难度如下:工业纯钛TAI容易切削;α钛合金TA7较易切削;α+β钛合金TC4较难切削;β钛合金TBI很难切削。
钛合金TC4的物理机械特性见表1-60。
表1-60 钛合金(TC4)物理机械特性
从表1-60可以看出,钛合金的物理、机械特性造成了其加工时存在如下3个技术难题。
1)钛合金具有比较低的弹性模量,在切削力作用下工件已加工表面容易产生回弹,在加工过程中易引发刀具振动,导致后刀面磨损加剧,直接影响零件的尺寸精度和表面粗糙度。
2)钛合金热导率和比热容都非常低,切削钛合金时,切屑与刀具前刀面接触的长度短,使切削热大量(约75%)集中在切削刃附近的小面积内不易散发,导致局部区域切削温度过高,加快了刀具失效;同时,钛又是化学亲和力极强的元素,在加工表面易形成加工硬化层,使刀具磨损加快。
3)钛合金切削时容易与刀具发生粘结,切削温度高易产生积屑瘤,直接影响零件尺寸及表面粗糙度,甚至可能会引起刀具折断。
钛合金薄壁异形零件如图1-36所示,其车削禁忌及加工机床功能选择禁忌见表1-61和表1-62。
图1-36 钛合金薄壁异形零件
表1-61 钛合金薄壁异形零件的车削禁忌
(续)
表1-62 钛合金薄壁异形零件的加工机床功能选用禁忌
(邹峰)