基于钛合金材料的机械加工工艺分析

基于钛合金材料的机械加工工艺分析

许威

东莞市精雕职业培训第二学校广东东莞523000

摘要：如今，我国已经在工业发展上取得了显著成绩，缩短了我国与发达国家之间的工业差距，使我国在机械加工等领域得到了进步。机械加工长期以来都是促进我国工业发展的关键力量，对我国社会生产力的提高起着不可代替的作用，如今更是在工业生产及社会发展中占据着越来越高的地位，所以机械加工工艺作为机械加工制造的核心工艺，理应得到工业领域、机械加工领域等的重视及关注。钛合金材料是近年来使用最为广泛的一种机械加工材料，不仅具有导热系数好的特点，还具有耐热性好、抗腐蚀性好等特点，因此被应用于机械加工是必要和重要的。对此，本文作者根据自己对钛合金材料的了解，详细分析了基于钛合金材料的机械加工工艺。

关键词：钬合金材料；机械加工；工艺分析

随着经济及科学技术的发展，各种机械加工材料均得到了完善，并逐渐实现了合成化生产及应用，常见的合成化加工材料有铝合金、钛合金等，其中钛合金材料的耐热性能及抗腐蚀性较好，能够广泛应用于各大加工领域尤其是机械加工领域，很大程度上促进了我国机械加工领域及工业进步，成功引起了社会各方人士的关注。机械加工中，只要合理选择切割道具材料、科学计算加工参数、正确选择车削工艺、攻丝工艺、电火花工艺等，就能够保证并提高机械加工质量及效率，而钛合金材料的使用则能够提高机械加工质量，故要基于钛合金材料进行各机械加工环节的加工工艺应用。所以下文先对钛合金材料进行简单概述，然后分析了钛合金材料机械加工原则，最后详细分析了基于钛合金材料的机械加工工艺。

1钛合金材料的简单概述

钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。20世纪50～60年代，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金。70年代开发出一批耐蚀钛合金，80年代以来，耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件[1]。

2钛合金材料机械加工原则

2.1合理选用刀具材料

第一，机械加工人员要深刻的认识党刀具对机械加工的重要性，因为刀具是机械加工的核心工具，所以在要尽可能选用由钛合金材料制造而成的刀具；第二，在选用刀具材料时，还需要考虑搭配刀具的特性、切割方法和加工技术等，以保证刀具能够充分发挥它的功能；第三，除了考虑到刀具的制造材料、特性及加工技术以外，还需要考虑到刀具的经济性，即在保证钛合金材料质量的同时，降低加工成本[1-2]。

2.2优化切削条件

第一，机械加工时要尽可能营造良好的加工切削条件，以满足机械加工系统对切削的刚性需求；第二，机械加工时还需要专业的机械机床操作人员，对机床结构间隙进行调整，以减少机宋主轴部件等的跳动，从而提高提高钛合金产品加工生产质量及效率。

2.3控制切削速度

第一，因为切削速度过快会增加刀具温度，降低刀具刚性强度，从而增加切削过程中刀刃的损耗，降低刀刃使用寿命。第二，适量增加切削的深度，以增加切削操作工作效率。第三，禁止在切削加工流程中停止走刀，以减少刀刃和钛合金材料的摩擦力，从而降低钛合金表面硬化，提高钛合金产品加工质量及效率。

2.4热处理和切量控制

第一，机械加工时要在相应的加工环节进行热处理，及加热钛合金材料，以改变钛合金的结构及性质，从而提高钛合金材料的耐热性能及抗腐蚀性能，最终降低钛合金材料损坏发生率；第二，机械加工时还需要严格控制好钛合金的切削量，因为且销量大会减慢机械加工进度，同时还会增加器械故障发生率，为加工企业造成严重的经济损失[2]。

3基于钛合金材料的机械加工技术分析

有关钛合金机械加工，关键点为车削、钻削、铣削、攻丝等。最早掌握并利用这一先进加工工艺的国家是英国，早在20世纪末，英国某一航空公司就领先发明并借用了插铣这一先进技术，这一技术也被很多公司所选用，在使用过程中效果非常明显，在某公司的专门多次实验中，发现更换硬质合金的铣刀可以很大程度对机械加工效果起到维护作用，不但可以提高加工速度还能节省大量的时间。以下，我们从切削液、刀具、工艺参数等方面详细阐述。

3.1切削液

通常在采用钛合金机械加工时，在刀刃切削过程中会散出大量的热以及金属切屑，出现这种情况利用切削液就能够又好又快解决问题，然而切削液的使用也有些特别的规范，据反复研究论证。如果有效冷却以及合理应用切削都可以很大程度上提升生产力以及质量标准，常用的切削液有水溶液，分为碱性与油性等几种。

3.2刀具材料

刀具材料常用的有高速钢、硬质合金、徐层型、立方氮化硼等多种，而其中又以高速钢刀又分为高铝和高钴；硬质合金刀具也分为粗细加工两种；除层刀可以有很大的发展空间，除层刀具可以通过人工，加强抗氧化性与抗料结性，既能够提升刀具的性能，由于钛合金加工的条件比较严苛，除层刀就能够接近这一条件；聚金金刚石刀具，可以适应钛合金加工的高温、高速等要求，还能在加工过程中，保持一定的稳定性，因此在加工中常用这一方式[3]。

3.3刀具几何参数

刀具种类有以分为车刀、钻头、铣刀等多种，在选用车刀先进行粗加工时，应该保持前后角尺寸满足机械技工制定的质量标准，在粗加工完成后，为了有效提升加工质量，确保钛合金表面光滑，尺寸精准等，对刀具也有了更高要求，那就是刀刃无倒校。钻头在施工过程中一定要注意加工过程中出现的排屑，根据情况设计合理的螺旋角度，与此同时还必须要保证强度与定性等。铣刀，这是一种需要直接与钛合金表面接轨，对于施工者要求要针对性设计，防止在钛合金加工过程中有好的应对方式。丝锥，这是为了快速治理齿崩以及扭转，为了保证抽断成功前设定为6-9度，切削锥不分为5-11度。

3.4加工工艺的参数

借助车削来降低硬皮钛合金工件时：

要保证15<Vm/min<28,0.25<fmm/r<0.35mm/t；当车削在TC4时，最适合钛合金加工工件的速度为60mm/min，其次如果我们选择走刀量与切削程度相比的话需要根据不同情况做选择，钻削可以是在钛合金中的机械加工难点之一，在一般的实际操作中，非常常见烧刀以及断钻的现象。这种现象产生的原因可能是没有做好冷却、排屑等，这种情况下，最有效的办法就是换刀，如果不及时补充切削液，并对钻模进行固定的话，钛合金机械加工还会累。攻丝，针对钛合金不同的丝锥，我们会选用较短的跳牙丝锥，同时借助倒锥部分的标准来减弱物件之间的摩擦[4]。

结语

总而言之，钛合金材料已经在工业加工中得到了广泛应用，而机械加工作为工业加工系统中的重要组成部分，也同样应用到了钛合金材料，并实现了钛合金材料自行加工生产，这在很大程度上提高了机械加工的质量及效率，基于钛合金材料进行机械加工是必要的，所以上文基于钛合金材料分析了机械加工工艺，希望对实际的机械加工起到积极作用。

参考文献

[1]裘敏浩.基于钛合金材料的机械加工工艺分析[J/OL].中国设备工程,2018(03):31-32.

[2]施晓颖,王博.Ti55531钛合金车架横梁机械加工工艺研究[J].装备制造技术,2016(11):147-149.

[3]王晓平,郭初阳,周亮.钛合金零件的机械加工工艺和质量控制[J].新技术新工艺,2013(09):91-93.

[4]张弘.钛合金材料的机械加工工艺综述[J].黑龙江科技信息,2013(28):144.