Характеристики титанового сплава и трудности обработки

На мировом рынке, обработка титанового сплава Материалы в основном используются в авиационной промышленности, национальной обороне, военной промышленности и других отраслях. Среди них наибольший спрос на применение приходится на авиационную промышленность, на которую приходится около 50%, которая в основном используется для производства самолетов и двигателей.

Прочность обработанных деталей из титанового сплава очень высока среди металлических конструкционных материалов. Его прочность эквивалентна стали, но его вес составляет всего 57% от стали. 

Кроме того, титановый сплав обладает такими характеристиками, как малый удельный вес, высокая термическая прочность, хорошая термическая стабильность и хорошая коррозионная стойкость. Однако материалы из титанового сплава трудно резать и имеют низкую эффективность обработки. Поэтому, как решить проблему сложности и низкой эффективности обработки титанового сплава?
 

Что такое титановый сплав?

Титановый сплав относится к сплавам металлов, изготовленным из титана и других металлов. Титан является важным конструкционным металлом, разработанным в 1950-х годах. Титановый сплав обладает высокой прочностью, хорошей коррозионной стойкостью и жаропрочностью. С 1950-х по 1960-е годы высокотемпературные титановые сплавы и конструкционные титановые сплавы в основном разрабатывались для фюзеляжа авиационных двигателей.

Почему это трудно? обработка деталей из титанового сплава?

① Низкая теплопроводность. Теплопроводность титанового сплава составляет всего около 16% от теплопроводности стали 45#. Тепло не может передаваться во времени в процессе обработки, что приводит к локализованной высокой температуре режущей кромки (температура кончика инструмента более чем в 1 раз выше, чем у стали 45# во время обработки титана), что легко приводит к диффузии и износу инструмента.

②Серьезное упрочнение при механической обработке. Явление упрочнения при механической обработке титанового сплава очевидно, а поверхностный упрочняющий слой более серьезен, чем у нержавеющей стали, что приведет к определенным трудностям при последующей обработке, таким как увеличение повреждения границ инструмента. 

Такие характеристики титановых сплавов, как низкая теплопроводность, сильное упрочнение, высокая сродство к инструментам и малая пластическая деформация, являются основными причинами, по которым титановые сплавы трудно поддаются обработке резанием. Индекс обрабатываемости составляет всего 20% от показателя автоматной стали.
 

Характеристики обработка титанового сплава материалы

①Высокая прочность и малый вес. (У металлических конструкционных материалов очень высокое отношение прочности к весу)

②Высокая термостойкость. (Стабильная работа при 400-500℃)

③Оксид титана, нитрид, карбид, превосходная коррозионная стойкость

④Хорошая привязанность к объектам

Технологические знания и опыт обработки титановых сплавов

1. Токарная обработка с ЧПУ

Детали, обработанные титановым сплавом, легко получить лучшую шероховатость поверхности, механическая закалка не является серьезной, но температура резания высокая, и инструмент быстро изнашивается. В ответ на эти характеристики в основном принимаются следующие меры с точки зрения инструментов и параметров резания:

Инструментальные материалы: YG6, YG8, YG10HT выбираются в соответствии с существующими условиями завода.

Параметры геометрии инструмента: подходящие передние и задние углы инструмента, а также закругленные углы режущей кромки инструмента.

Скорость резания низкая, скорость подачи умеренная, глубина резания глубокая, охлаждение достаточное. Кончик инструмента не может быть выше центра заготовки при повороте внешнего круга, в противном случае другие части инструмента будут легко касаться заготовки. При обработке тонкостенных деталей угол инструмента слишком большой, обычно 75-90 градусов.

2. Фрезерование с ЧПУ

Фрезерные детали из титанового сплава сложнее, чем точение, потому что фрезерование является прерывистым резанием, и стружка легко соединяется с режущей кромкой. Когда зубья со стружкой снова врезаются в заготовку, стружка отбивается и уносит небольшой кусочек инструментального материала. Стружка значительно снижает долговечность инструмента.

Метод фрезерования: обычно применяют попутное фрезерование.

Материал инструмента: быстрорежущая сталь М42.

Обычно попутное фрезерование не используется для обработки стали из титанового сплава [IV]. Из-за влияния зазора между гайкой и винтом станка во время попутного фрезерования фреза воздействует на заготовку, а составляющая силы в направлении подачи такая же, как и в направлении подачи. Рабочий стол движется прерывисто, заставляя нож ударяться. При попутном фрезеровании зубья инструмента ударяются о корпус в начале резания, что приводит к поломке инструмента. Однако из-за того, что стружка при восходящем фрезеровании меняется с тонкой на толстую, инструмент склонен к сухому трению с заготовкой во время начального резания, что увеличивает застревание и скалывание инструмента. Для того чтобы сделать фрезерная обработка титанового сплава плавно, следует также отметить, что по сравнению со стандартными фрезами передний угол должен быть уменьшен, а задний угол должен быть увеличен. Скорость фрезерования должна быть низкой, старайтесь использовать фрезу с острыми зубьями, избегайте использования фрезы с затылочными зубьями.

3. Нажатие

При нарезании резьбы на обработанных деталях из титанового сплава из-за мелкой стружки легко налипает на лезвие и заготовку, что приводит к большой шероховатости поверхности и большому крутящему моменту. При нарезании резьбы неправильный выбор метчика [V] и неправильная эксплуатация могут легко привести к наклепу при обработке, крайне низкой эффективности обработки, а иногда и к поломке метчика.

Сначала вам нужно использовать пропускающий метчик, количество зубцов меньше, чем у стандартного метчика, обычно 2–3 зубца. Угол конуса резания должен быть большим, а коническая часть обычно составляет 3–4 длины нити. Чтобы облегчить удаление стружки, ее также можно заточить под отрицательным углом на режущем конусе. Постарайтесь выбрать короткие метчики, чтобы увеличить жесткость метчиков. Перевернутая коническая часть метчика должна быть соответственно больше стандартной, чтобы уменьшить трение между метчиком и заготовкой.

Суммировать

В центре внимания обработка титанового сплава низкая теплопроводность. Большое количество смазочно-охлаждающей жидкости высокого давления необходимо распылять на режущую кромку вовремя и точно, чтобы быстро отвести тепло. Резка материалов из титанового сплава должна контролироваться с точки зрения инструментальных материалов, смазочно-охлаждающих жидкостей и параметров обработки для повышения общей эффективности обработки материалов из титанового сплава.