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沈陽泰恒通用科技有限公司公司以“著眼軌道交通設備,開發鈦合金應用技術”為發展理念,以鈦合金貨架,鈦合金螺絲,鈦合金絲為主打產品,公司先后與中國北車集團、南車集團旗下公司建立了良好的合作關系,并在車輛輕量化、替代進口產品等方面開展了廣泛的合作。

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鈦合金材料的可加工性
發布時間:2019-01-10 16:27 來源:沈陽泰恒通用科技有限公司 閱讀:
鈦合金材料的高效切削技術是工業界關注的關鍵技術,充分體現了科學技術是第一生產力的內涵,本文結合鈦合金刀盤和壓縮機殼體的切削實踐,總結了鈦合金刀盤和壓縮機殼體的切削特點。鈦合金刀架、刀具材料、刀具結構、鈦合金高效切削參數的獲取,以及為提高刀具耐用度和加工效率所采取的技術措施,希望能起到參考作用。
    
     為了提高發動機的可靠性和推力,先進的高性能發動機采用了大量的新材料。它們的結構越來越復雜,加工精度越來越高,對制造技術提出了更高的要求,在新一代航空發動機的性能改進中,制造技術和材料的貢獻率為50%~70%。在減輕發動機重量方面,制造技術和材料的貢獻率為70%~80%。這充分表明,先進的材料和工藝是實現航空發動機減重、提高效率和提高性能的關鍵。
    
     鈦合金具有比強度高、密度低、耐腐蝕、耐高溫、焊接性好等優點,在航空工業中得到了廣泛的應用,基于以上優點,鈦合金材料是某些零件的首選材料。
    
     鈦合金的某些物理機械性能使切削加工困難,加工鈦合金時,變形系數小,增加了前刀面切屑的滑動摩擦路徑,加速了刀具磨損,鈦合金導熱系數小,切削過程中產生的熱量不易產生。在切削刃附近集中在一個很小的范圍內,鈦合金具有很小的彈性模量。在徑向力作用下容易彎曲,引起振動,增加刀具磨損,影響零件精度,由于鈦合金對刀具材料的化學親和力強,刀具在切削溫度高、單位面積切削力大的情況下容易發生粘結磨損。
    
     刀具材料是影響切削加工的重要因素之一,合理選擇刀具材料是解決材料難切削問題的有效途徑,鈦合金材料刀具包括硬質合金刀具、涂層刀具、立方氮化硼刀具、金剛石刀具和高性能刀具。高速鋼刀具。不同材料的刀具有特定的加工范圍,其壽命也不同。加工材料的特性往往是選擇刀具材料的基礎。同時,刀具材料和工件材料的切削性能應合理匹配,刀具材料的性能對表面質量、加工效率和刀具壽命有重要影響,當被加工零件具有特殊的結構、剛度弱且在加工過程中不能提高剛度時,顫振會導致加工質量下降。切削中的cur。此時,選擇刀具材料需要考慮刀具材料具有一定的韌性,以避免刀具邊緣塌陷的現象,導致刀具廢料過快。
    
     刀具的切削性能不僅取決于刀具的材料,還取決于刀具的結構和幾何結構。當切削難以加工的材料時,適當的刀具幾何形狀有助于充分發揮刀具的切削性能,提高切削效率。主要幾何參數刀具的參數有前角、后角、主偏角、二次偏角、刃口傾角和刀尖半徑,刀具前角越大,刀具越鋒利,切削力越小,適用于精加工,鈦合金加工表面的材料回彈為La。RGE。大后角可以減少工件在齒面上的摩擦和粘結,減少齒面磨損,粗加工時應選用小后角以提高刀具強度,切削鈦合金時切削溫度高,彈性變形趨勢大。在工藝系統剛度允許的情況下,應盡量減小主偏角,以增加切削部位的散熱面積,減少切削刃單位長度的負荷,減小次偏角可強化刀尖,有利于散熱,減少粗糙度。加工表面粗糙,在表面不均勻、表面堅硬的情況下,切削刃在粗車時容易塌陷。為了提高切削刃的強度和鋒利度,應提高切削的滑動速度,選擇合適的切削刃傾角。
    
     國內一些學者通過高速銑削的數值模擬簡化了高速銑削過程,建立了斜切削幾何模型和有限元模型,利用這些模型對高速切削過程中不同刀具幾何參數組合下的切削力進行了預測,為高速切削提供了依據。用于高速數控銑削加工中刀具的選擇,近年來刀架的整體幾何結構也引起了深腔復雜結構件加工工程師和技術人員的重視,如在整體式刀盤的輪轂和葉片型面精加工時,必須使用整體式刀盤。直柄球頭銑刀,當兩刀間距過窄或刀根與輪轂連接R小時,刀具直徑減小,為了提高刀具剛度,提高加工效率,常采用錐形柄球頭銑刀,特別是在使用大長徑比的情況下。與直柄球頭刀具相比,錐柄球頭刀具可以提高刀具系統的剛度,增加刀具的每齒進給量,且不易在加工過程中斷裂,其效果遠遠優于直柄球頭刀具。
    
     鈦合金切削時,切削刃附近的切削溫度較高,主要是由于高溫熱效應,加劇了刀具磨損;硬質合金刀具磨損主要是由結合溫度引起的,當刀具直徑允許時,盡可能使用具有內冷功能的刀具。刀具噴出的冷卻液的角度僅集中在刀尖區域,可以有效降低切削區域的溫度,延長刀具壽命,提高刀具的耐久性,通常內冷卻刀具的直徑較大。對于曲率半徑較小的表面或區域,可以采用大直徑內冷刀具提前粗加工,提高加工效率,銑削是一種斷續切削過程,刀具承受間歇沖擊載荷。當工藝裝備系統的剛度較差時,在切削力、夾緊力、切削顫振等因素的作用下,刀具的磨損增大,耐久性顯著降低,在相同的切削試驗中,刀具的磨損程度和加工時間是確定的,但通常有一定的裕度。在常規加工中,機床操作人員可以根據機床振動變化、切削噪聲突然增大、主軸功率顯示表等判斷刀具磨損情況,如果在加工中采用刀具破損自動監測技術,則可以隨時動態、準確地分析和監測刀具磨損狀況,然后根據機床振動變化、切削噪聲突然增大、主軸功率顯示表等判斷刀具磨損情況。工具壽命可安全適度延長。
    
     在目前的產品制造中,企業已經滿足了刀具軌跡優化驗證的要求,但還沒有完全解決獲得最佳切削參數的問題,近年來,各企業都在積極研究鈦合金的高效切削技術,據報道,切削加工速度快,加工效率高。西方國家的大型鈦合金刀盤可達到300毫米/分鐘或更高,航空發動機制造企業擁有的先進進口機床可與國外企業相媲美。使用的刀具中相當一部分是進口刀具??梢哉f,它們在硬件上具有相同的強度,但與國外相比,加工效率并不低,特別是鈦合金等難加工材料的加工效率,亟待提高。經分析,其原因如下:
    
     (1)由于基礎切削試驗不充分,很難獲得切削速度高的參數用于工藝決策支持。
    
     (2)企業對切削參數的訪問有限,通常從刀具供應商手冊的推薦數據中獲取,雖然該參數來源于國外供應商的系統切削試驗數據,但由于試驗條件和環境與T的工作條件不同,很難完全復制手工數據。他是由企業加工的零件。
    
     (3)高效切削參數的測試和獲取周期長,由于企業機床主要批量生產,很難提取專用設備進行專用測試。切削數據的優化試驗往往與實際零件的加工同步進行,存在較大的風險,尤其是在精加工過程中,切削后零件表面沒有多余的材料。必須考慮到所有切削參數的不當使用,容易導致刀具斷裂、刀片斷裂或其他表面質量問題,因此,高效切削參數的實驗數據的選擇需要一步一步地、謹慎地加以改進,而且在一個世紀內不可能快速地改進。周期較短。許多批次和零件經常需要加工和驗證,即使是幾年。即使產品進入定型階段,從驗證機到原型機,加工效率的精益改進仍在進行中。
    
     (4)科研院所科研成果的工程推廣和應用不足,事實上,科研院所十分重視難加工材料的高效加工,并進行了大量的試驗和取得了一定的成果,但對難加工材料的切割加工還存在一定的不足。EST并非完全基于發動機零件的實際加工環境,包括試驗零件選擇的工藝特性數據,如零件的實際尺寸、結構形狀、零件的剛度、夾緊方式、刀具懸伸等,因此它是一種常見的試驗,而不是典型的特性試驗,因此切削參數ERS在實際應用中存在局限性,作為企業的一方,迫切需要得到科研院所的技術支持和相互配合,以加快技術創新的步伐,提高制造能力,國外大部分的高效(高速)切削參數都在不斷提高。國家來自于在企業中建立的切割實驗室。根據試驗結果,指導生產現場。一般來說,大型企業裁剪實驗室的科研能力與高校相當,這種科研體系具有針對性強、見效快、易于全面推廣的優點。
    
     隨著數字化制造技術的飛速發展,金屬切削過程有限元模擬作為一種新的制造技術,正逐漸融入機械加工領域,是未來促進高效切削技術快速發展的途徑之一。計算不僅可以預測切削力,分析應變、應變率、應力和溫度等狀態變量的分布,還可以預測刀具磨損和工件殘余應力,進一步優化切削參數,有限元方法的引入豐富了鈦合金切削機理的研究手段。Y.研究人員對鈦合金加工過程中刀具磨損的模擬與預測進行了研究,建立了考慮刀具各種磨損因素的模擬模型,在一定程度上實現了對刀具磨損的模擬與預測,隨著數值計算理論和軟件工具的發展,模擬與預測切削過程的措辭將在切削理論和工藝研究中發揮重要作用。
    
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