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产品描述由于钛具备了低质量、高强度及卓越的抗腐蚀性能,它解决了工程上的很多挑战。和钢相比,钛的强度提高了30%,但重量减少接近50%;和铝相比,钛重量增加60%,但强度提高2倍。
航空航天工业是钛产品的最大应用市场。钛被用于制造温度达1000oF(537.8oC)的重要发动机和机身部件,及其它关键部件。钛能和铝、镁、铁、钼及其它金属形成合金,不仅提高强度,抵抗高温,而且减轻了合金重量。高抗腐蚀也是钛非常有价值的性能,暴露于空气中,钛能形成高精密的氧化膜,从而抵抗很多材料腐蚀。
对汽车行业,钛被用于发动机阀体、连杆、轮缘螺杆、排气管和悬挂弹簧。钛发动机部件不仅增加了马力和扭距,提高了燃油的经济性,而且解决了噪音和震动问题。钛被用于排气管,相比其它传统系统,材料重量降低约50%,产品使用寿命显著提高。钛悬挂弹簧使制造商节约了材料,和传统弹簧相比,相同功能下节约空间最高达70%,可以增加有效载荷,及发动机或乘客的间隔空间。
从历史观点来讲,钛一直被认为是一种难加工的材料。鉴于钛越来越多被其它行业所接受,及制造过程中不断积累的经验,广泛的钛加工知识基础已经形成。使用适当的工艺,钛加工过程不会比316不锈钢更困难。和加工钢相比,钛合金加工需要的切削力只略微高一点,但钛合金的金属结构使它们在同等硬度下比钢加工更困难。
按照传统方法,事实上钛合金经常被归类于难加工的工件。这可以从金属的物理、化学和机械性能方面解答,例如:
钛的热传导性能差。通常由切削产生热量不会及时分散。因此大多数热量集中在切
削边缘和刀具表面。
在刀具工作温度区间,钛和其它金属会有形成合金或化学反应的强烈趋势。这会引
起刀具烧焦、粘连和污点等快速损坏。
钛合金的弹性系数低,因此比钢更有“弹性”。除非连续施加重切削力,被加工的工
件更倾向于脱离加工刀具。小型工件在刀具压力作用下容易产生偏转,导致刀具哮
叫、摩擦,并由此产生公差问题。紧固整个加工系统,选用锋利和适当形状的切削刀
具尤为重要。
加工过程中钛的硬化特性,证明钛合金完全不会产生切削瘤。由于切削刀具前不形
成固定的形状,就会形成一个大切削角度,导致接触切削刀具的相当小区域内产生
很薄切屑,单位面积内的负荷升高。这种高切削力,伴随着切削区域的切削摩擦,使
切削刀具的局部热量大量提高。这种热量(钛的导热效果比较差)和压力,特别是刀
具表面更倾向和钛磨损和粘接,造成刀具寿命缩短。
切削钛合金时刀具寿命的考虑切削钛时,随着切削速度增加导致刀具寿命缩短,就是上述原因造成的。即使我们无法改变钛的基本加工性能,如果采用以下原则,就可以通过降低切削区域刀面和刀刃温度,显著降低副作用:
1. 采用低切削速度
刀尖温度受切削速度的影响远超过其它单纯变化(硬质合金刀具线速度从20提高到150,相应的温度变化是800oF到1700oF,或者是427到926oC)。
2. 维持高进给率
进给率对温度的影响不如速度那样明显,和实际加工相协调的高进给率是可以实现的。注意:每转增加0.002到0.02(10倍增加),结果只是温度增加300oF(148.9oC),和增加切削速度相比,这样的温度上升仅仅是1/7或者1/2。
3. 使用较多的切削液
切削液可以带走热量,清洗碎片和降低切削力。
4. 使用锋利的刀具
使用锋利的刀具,并用一流的涂层。然而切削钛的刀具涂层并不呈线性,这点需要注意。当小涂层脱离后并不意味着刀具完全失效。高速钢被广泛用于加工钛,是因为它比硬质合金有更好的韧性和更低的价格。涉及刀具的经济性时,请不要将“最便宜的刀具”和“最经济的刀具”相提并论。基于每次切削的费用,往往售价最低的刀具会变成最贵的刀具。作为最经济的刀具,切削刀具必须和被加工的材料相吻合。
5. 连续进给
当刀具和工件接触后就保持连续进给,避免中途停止。刀具在接触区域停留会引起工件硬化、刀具拖尾、擦伤,卡死和破损。
Colours 2038(油基)钛合金切削油加工钛合金的金属加工液需要特殊的考虑,因为在实验室测试条件下,如果有氯离子存在,这些合金在一定环境下会形成应力腐蚀开裂。钠离子,同样会引起钛合金的应力腐蚀开裂。很多工厂不愿意使用含氯(氯作为极压润滑剂)的金属加工液。然而很少有人会意识到钠也是问题。
油基切削油是钛合金切削的另一个选择,可提供更好的加工表面。Colours 2038具出色的带热功能,带走刀具和工件间的热量,它的效果是,可以大大地降低由前刃面和切削刃产生的温度,从而保证光洁的加工表面和延长工具寿命。
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