宝鸡钛锻件厂家谈航空用特殊钛合金材料的特性与机械加工工艺

钛合金材料的机械加工需要遵循一定的原则，其原则本身与钛合金的自身具有的基本性质有着密切的联系。在常见的钛合金材料的机械加工工作中，我们要对所用的切割道具材料进行合理选择，还要保持加工几何参数的合理性。在实际操作中通常可以选择车削、攻丝、电火花等加工工艺。通过这些基本的原则，才能保证加工过后的钛合金材料可以满足基本使用需求。利泰金属结合相关资料，将钛合金材料的加工工艺，分享如下：

1、钛合金材料特性及应用

钛合金材料在20世纪50年代被发现并逐渐被广泛应用。钦合金的强度高，并且抗腐蚀性以及耐热性都较好，所以在机械加工领域也受到了广泛的应 。随着对钛合金的不断研究以及科学技术手段的不断发展，其在机械加工领域的运用也逐渐成熟，但是从实际运用情况来看，其在进行机械加工时还存在着诸多问题。例如钕合金与其他金属不同，其自身的导热性较差还有较强的化学活性，所以实际的加工操作还是比较困难的。所以在进行机械加工时 ，一定要严格遵守钛合金材料的加工原则，按着正确的加工程序进行加工，保证机械加工可以顺利完成，并尽可能少的减少其不当操作带来的影响。

2、钛合金材料的机械加工原则

一个科学合理的机械加工原则，是高水平机械加工工艺的基本要求。如果在进行机械加工过程中没有严格遵守其加工原则，其加工出的钛合金产品质量必然会受到相应程度上的影响，降低生产线上的整体质量。下面我们就对钛合金的机械加工原则展开详细论述。

(1 ) 合理的选用刀具材料。

机械加工中的刀具是整个机械加工过程中的核心器具，所以在选择时要对钛合金材料特性以及切割刀具材料的基本特性进行充分考虑。在对切割刀具进行选择时要充分考虑到切割刀具的特性、所选用的切割方法以及涉及到的加工技术。另外，还要充分考虑到加工经济上的合理性，在保证钛合金材料成品的质量同时，尽可能的降低加工成本，保证加工的经济效益。

( 2 ) 优化切削条件。

在实际机械加工操作时，需要去尽可能的保证高质量的机械加工切削条件，尽可能的满足机械加工系统的刚性需求。还有在实际的加工操作时，相关的工作人员要对加工机床结 构之间间隙进行合理调整，其主要是为了减少机床主轴部件的径向跳动，提高钛合金产品的加工质量。

另外还要尽可能的去减少加工刀具的切削长度，增加刀具的厚度，其可以在一定程度上提高刀具的刚度以及强度，降低刀具在使用中的损耗，增加刀具的使用寿命。

( 3 ) 控制切削量在合理的范围之内。钛合金材料与其他的金属材料相比，有着很多独特的性能特点。例如在进行切削加工操作时要对钛合金材料的切削量进行合理控制，由于钛合金材料与其他金属材料相比，其本身据有独特的材料性质，如果按照其他金属材料的切削量，则在实际的操作中会对切削进度有一定的影响。所以合理的控制切削量可以保证切削操作的顺利进行，提高生产效率。对于切削量的控制我们可以从以下几个方面人手 。第一，要适当的降低切削速度，因为如果切削的速度过快，必然会增加刀具温度，如果刀具的温度过高那么就会降低刀具的刚性强度，从而增加刀刃在切削过程中的损耗，降低刀刃的使用寿命。第二 ，增加切削深度，据相关的实验证据表明，其切削深度与切削温度没有太大的关系，所以在降低切削速度的同时在一定程度上增加切削深度，可以增加切削操作的工作效率。但是特别注意的是在进行粗车操作时，要保证刀具的刀刃完全进入所切割的 钛合金表面内部，这样可以有效的降低刀刃的磨损程度 ，以及刀刃崩坏现象的发生。第三，禁止在切削加工流程中停止走刀，因为如果在切削操作的过程中停止走刀，那么刀刃和正在切削的钛合金材料就会增加自身所程度的摩擦力，也会有一定的几率使得钕合金表面硬化，导致加工的产品无法使用，造成经济损失。

( 4 ) 进行适当的热处理和切量控制。在进行机械加工时，应该进行适当的热处理，通过对钛合金材料进行适当的加热，改变钛合金的性质，使得可以更好的控制钛合金材料在机械操作中所受到的损坏 ，还可以在一定程度上优化钛合金材料的切削加工。另外还要对机械加工时钛合金切削量进行控制，如果在切削过程中，出屑量较大，那么很有可能影响机械加工进度，还有可能造成器械故障，造成不必要的经济损失。

( 5 ) 重视对切屑的控制。切屑控制是整个机械加工过程的重要操作，这主要是由钛合金材料的一些性能特点，以及机械切削特点等因素决定的。在实际加工过程中，需要实施一定的断屑措施，来保证加工过程的顺利进行。

3、机械加工技术分析

钛合金的机械加工主要包括:车削、钻削、铣削、攻丝、电火花等。英国在钕合金加工方面有着先进的技术手段，早在20世纪末 ，英国某一航空公司率先研究并使用了插铣的技术，被许多公司企业所采 用 ，并且取得了很好的生产效果，另外该公司经过一系列的实验，选用硬质合金铁刀能够取得更好的机械加工效果，能够提高加工速度，节省时间。

下面从切削液、刀具、工艺参数等几方面进行阐述。

( 1 ) 切削液。在进行钛合金机械加工时，刀刃切削过程中会产生大量的热量和切屑，这些都需要切削液的存在来予以有效解决，当然选择使用切削液也是十分有讲究的。研究表明，有效的冷却和合理的应用切削液能够很好的提高生产率和生产质量。

常见的切削液为水溶液，碱性的、油性的等。在国外一些企业为了提升钛合金的机械加工效率，减少刀具的损坏，采用卤素润滑冷却液，能够起到很好的冷却效果，但是它在钛合金表面易形成一层盐外壳 ，会在高温与压力的条件下腐蚀机械，因此要注意清除盐层，还有要注意，在装配工序中不能使用这种冷却液。还有些企业公司，研发出固体类型的 润滑剂，但是该种润滑剂可能会对机械造成摩擦等损害，所以能否使用还有待考究。

( 2 ) 刀具材料。刀具的性能直接影晌机械加工的质量和效率，钛合金有下面几种特点:可塑性不强、不易导热、硬化倾向高等，另外在实际的钛合金材料加工过程中，会产生高温、高压等环境，这样就对刀具的选择有很高的要求，通常情况下，为了减小刀具磨损，增加使用寿命，会选择硬度高、耐磨性好的刀具，主要有以下几种类型，高速钢、硬质 合金、涂层型、立方氮化硼等，其中高速钢刀具有高铝和高钴两种；硬质合金刀具则分成粗细加工两种 ；涂层刀具则是有很大的发展空间，它可以人为的提高抗氧化性以及抗粘结性等，使得刀具的性能得以提升，能够应对钛合金加工的苛刻条件；立方氮化硼刀具，硬度高、热硬性好被多个国家的企业所采用，并取得较好的加工效果；聚晶金刚石刀具， 它能够很好的契合钛合金加工的高温、高速等条件，并且能保证较高的稳定性，被广泛使用。

(3 )刀具的几何参数。刀具主要可以分为车刀、钻头、铣刀、丝锥、铰刀等，使用车刀进行粗加工时应当保证前后角尺寸符合机械加工的要求，精加工时，为了提高加工质量，保证钛合金表面光滑度、尺寸精准等，要求刀刃无倒棱。钻头，设计钻头是要注意加工时的排屑和冷却，设计合理的螺旋角度，另外还要保证足够的强度和定性等。铁 刀 ，铁刀会 直接接触到钛合金的表面，因此需要有针对性的精心设计，以应对钛合金的加工特性。丝锥，通常为了防止齿崩和扭断，应当将前角设为6 ~ 9 度 ，切削锥部分后角为5 ~ 11度 ，锥角为5 ~ 7 度 。较刀，主要是需要考虑钛合金的弹性模量小，保持前角为3 ~ 5 度 ，后 角 10度左右。

( 4 ) 加工工艺的参数。利用车削的方法削带硬皮 的 钦 合 金 工 件 时 ，15<Vm/min<28, 0.25<finm/r<0.35mm/r; 在车削TC4 时 ，通常最合适的切削速度 是 60mm/min，另外走刀量、切削深度等都需要具体来定。钻削是钛合金机械加工中的难点’在实际的操作过程中很容易出现烧刀、断钻的情况，可能是冷却、排屑、刚性等没做好，注意勤退刀，及时补充切削液，固定好钻模，经常性换钻头或修理。攻丝时，有针对性的选择适合钛合金攻丝的丝锥，一般采用短的跳牙丝锥，同时注意倒锥部分的尺寸标准用来降低

物件之间的摩擦。磨削操作时要格外注意磨削区的高温和粘屑，为了保麵削操作的正常进行，许多企业使用绿碳化桂砂轮进行磨削工序。

4、结语

目前，钛合金材料的应用越来越广泛，加强对钛合金的机械加工工艺的分析研究是十分有必要的，经过上文的叙述，主要可以从刀具、切削、工艺参数等方面来进行改进和提高，提升钛合金的生产质量和产量，相信可以有效推动钕合金相关产业的发展。

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