众所周知,钛合金已成为机械尤其是航空工业最重要的工程材料之一,获得了越来越广泛的应用。但是,钛合金又是一种典型的难加工材料,切削性能比较差,而在钛合金材料上,用丝锥加工内螺纹尤其困难,需要进行优化设计。
钛合金的切削加工性能特点有以下:
钛合金材料特点
钛合金同其他金属材料比较,具有3个显着的优点:强度高、耐热性高、耐腐蚀性好。在室温下,钛合金的比拉伸强度为高强度结构钢的1.26倍、高强度铝合金的1.38倍。在400-500摄氏度范围内,钛合金的比持久度、比蠕变强度和比疲劳强度都优于耐热不锈钢。
钛合金从金属组织上可分为α相钛合金、β相钛合金和(α+β)相钛合金。硬度及强度按α相、(α+β)相、β相的次序增加,而切削加工性按这个次序下降。
钛合金切削加工特点
钛合金的硬度大于350HBS或300HBS都难进行切削加工,但困难的原因不在于硬度方面,而在于钛合金本身的力学、化学、物理性能间的综合,切削加工特点表现为:变形系数小;切削温度高;主切削力小而背向力大;切屑呈挤裂状,
钛合金内螺纹攻丝特点
由于钛合金的诸多特性,在钛合金材料上进行内螺纹攻丝,是钛合金切削加工中最困难的工序,尤其对于小孔螺纹的加工更加困难,而且离不开丝锥攻牙。主要表现为攻螺纹总扭矩大,约为45钢攻螺纹扭矩的2倍;丝锥刀齿过快磨损、崩刃,甚至被“咬死”而折断。其主要原因是钛合金弹性模量(即对弹性体施加一个外界作用力,弹性体发生的形状改变)太小,已加工的螺纹表面会产生很大回弹,给丝锥刀齿的侧后面及齿顶后面很大的法向力(向心力),从而造成很大的摩擦扭矩;加之切削温度高、切屑有粘刀现象不易排除、切削液不易到达切削区等;加工表面容易产生应力集中,并形成硬脆层,被加工螺纹表面质量较差。
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