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钛合金及高温合金车削

发布时间:2020-07-25 18:50:57访问数量:625

       在过去的几年里,钛合金 和高温合金在航空航天工业的应用已经变得很普及,特别是在涡轮叶片、压缩机和框架零件。在材料的优势得到广泛认可后,现在已经延伸到汽车、医药、化工、小零件等工业领域。随着钛合金的出现,高温合金在工业领域的应用越来越广泛,这种难加工材料的加工已经成为人们非常关注的问题。

       高强度/重量比使钛具有很高的耐久性。与合金钢和铸铁相比,钛具有更好的强度、韧性和延展性。此外,钛在机械零件上还具有抗氧化和耐腐蚀两项重要性能。尽管有上述优点,但其在处理上的困难是令人望而却步的。

       同样的问题也出现在高温合金的加工过程中。钛切削加工的难点在于切削力高的局部高温。由于局部高温,剪刃会受到破坏,主要表现为剥落和变形。

       虽然在加工相同硬度的工件时,钛的切削力比钢的切削力高不了多少,但钛合金的加工过程较为复杂和困难,具体如下:

       钛的低导热性使得大部分切割产生的热量都停留在工具的尖端。在车削过程中,零件表面会发生加工硬化,影响零件表面钛含量的均匀性,降低疲劳强度,降低零件几何尺寸的精度。在非常罕见的情况下,切割的热量甚至会引起火花。在重加工过程中,钛的低弹性模量会引起变形和振动。

       此外,根据其化学性质,钛具有与刀具材料发生化学反应的特点,这种化学反应会加速新月形环形山的形成。

       在正常情况下,刀具的磨损表现为边界磨损和累积边磨损。边界磨损沿切削刃发生,同时发生在刀翼面和前刀面,并随切削深度变化。

       铸件、锻件经过热处理后,由于前一工艺所造成的表面硬化层也是造成叶片磨损的原因之一。刃口的局部温度往往超过800℃,导致叶片材料与工件材料之间发生化学反应和物理扩散,最终导致边界磨损。

       另一种情况是在加工过程中,当刀具与工件的接触面达到一定温度,压力较大时,在冷焊的作用下,工件材料附着在前角面上形成组合边。形成的边缘继续形成并从刀片上脱落。每一次剥落都会同时剥落刀片上的部分合金材料,加速刀具的磨损。

       在实际加工中,ISCAR的解决方案是:

1. 刀片涂层:ISCAR强烈推荐使用超细基体TiAIN PVD涂层来处理钛合金和高温合金。PVD所带来的薄而光滑的涂层表面和基体与基体之间的强附着力,提高了工具抗剥落和新月形火山口的能力。因此PVD涂层使叶片具有更好的耐磨性、化学稳定性和抗蜂拥性能。

2. 单靠涂装是不能解决加工问题的,需要一个正确的加工方案:

1. 采用大前角刀具,有效减少切削力和切削热,同时工件尺寸偏差最小;

2. 恒定进给是有效防止工件表面加工硬化的一种有效方法。

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