化学铣切技术在钛合金钣焊机匣制造上的应用
钛合金的铣削加工技术
钛合金的铣削加工技术钛及钛合金因密度小、比强度高、耐腐蚀、耐高温、无磁、焊接性能好等优异综合性能，在航空航天等领域得到越来越广泛应用。
但是，钛合金的一些物理力学性能给切削加工带来了许多困难。
切削时钛合金变形系数小、刀尖应力大、切削温度高、化学活性高、粘结磨损及扩散磨损较突出、弹性恢复大、化学亲合性高等特点，因此在切削加工过程中容易产生粘刀、剥落、咬合等现象，刀具温度迅速升高，导致刀具磨损，甚至完全破坏。
正因为钛合金具有比强度高、耐腐蚀性好、耐高温等优点，从20世纪50年代开始，钛合金在航空航天领域中得到了迅速的发展。
钛合金是当代飞机和发动机的主要结构材料之一，可以减轻飞机的重量，提高结构效率。
在飞机用材中钛的比例，客机波音777为7%，运输机C-74为10.3%，战斗机F-4为8%。
但是由于钛合金价格高，耐磨性差等原因，限制了其使用领域。
近几十年以来，国内外针对航天航空应用所研究的钛合金等均取得了很大进步，许多合金也得到广泛应用。
本文针对航天航空产品中钛合金铣削加工技术进行论述，供同行们参考。
1. 钛合金简介钛是同素异构体，熔点为1 720℃，在低于882℃时呈密排六方晶格结构，称为α钛；在882℃以上呈体心立方品格结构，称为β钛。
利用钛的上述两种结构的不同特点，添加适当的合金元素，使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金。
室温下，钛合金有三种基体组织，钛合金也就分为以下三类：（1）α钛合金它是α相固溶体组成的单相合金，不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下，均是α相，组织稳定，耐磨性高于纯钛，抗氧化能力强。
在500～600℃的温度下，仍保持其强度和抗蠕变性能，但不能进行热处理强化，室温强度不高。
（2）β钛合金它是β相固溶体组成的单相合金，未热处理即具有较高的强度，淬火、时效后合金得到进一步强化，室温强度可达1 372～1 666MPa；但热稳定性较差，不宜在高温下使用。
（3）α +β钛合金它是双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工，能进行淬火、时效使合金强化。
钛合金TC4铣削试验研究
钛合金TC4铣削试验研究【摘要】：本文通过对TC4钛合金锻件进行单因素铣削实验，得出其切屑形态随着铣削深度a的增大将由紧密螺旋状逐渐变为松散状的结论。
通过铣削率模型，找到了在特定铣削速度和进给速度下，铣削钛合金的最佳深度范围，对于钛合金铣削加工具有生产指导意义。
【关键词】：钛合金；切屑形态；铣削深度；铣削体积；铣削时间；铣削率引言钛合金具有质量轻、强度高、高温性能好、耐腐蚀等许多优点.在航空航天、船舶和化工等工业部门得到广泛的应用[1]。
但由于钛合金导热系数低、摩擦因数大、弹性模量小、化学活性大、切屑与前刀面的接触面积小，使得钛合金切削加工性较差[2]。
目前TC4应用比较广泛，是以α相为主的双相合金，β相一般少于30%，其综合性能好，组织稳定，有良好的韧性、塑性和高温变形性能。
但是，在高速条件的切削力、切削温度以及刀具磨损机理等方面还有很多现象解释不清，对工件的表面质量的影响方面等问题，针对这些问题国内外学者做过很多研究。
Narutaki对钛合金TC4的切削力和切削温度进行研究得到：切削钛合金时刀具磨损并非切削力所致，而切削温度是致使钛合金难以继续切削的主要原因。
F. Klocke，N等人在分析和实验的基础上，对涂层硬质合金刀具铣削TC4的效率进行了评价，用有限元的方法对切削时的应力-应变曲线进行分析。
1试验材料及过程1.1.试验材料试验材料为TC4钛合金锻件，尺寸为290mm×192 mm×65mm，其化学成分见表1。
表1 TC4钛合金的化学成分%合金牌号成分抗拉强度σb/MPa伸长率δ/% 冲击韧性ak/104J·m-2 硬度HB 弹性模量E/106MPa 导热系/W·（m·K）-1TC4 TC4 903 10 39.24 320-360 0.111 5.441.2.试验条件与过程为研究铣削时钛合金的切屑形态与铣削深度的关系，并确定在特定铣削速度和进给速度条件下的最佳铣削深度范围，应用单因素试验方法，设计了采用25HSS的莫氏锥柄立铣刀在X5032立式升降台铣床上对试件连续铣出台阶面的实验。
钛合金机匣加工工艺流程
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1. 锻造坯料准备。
根据设计要求选择合适的钛合金材料。
浅谈化学铣切钛合金零件专用工装设计
化铣 钛 合 金零 件 工 装 使 用 的 材料 ，
首 先 必 须 能耐 住 浓 氢 氟 酸 和浓 硝 酸 的 腐 蚀 ，现场对 非金 属材料 ：玻璃钢 、有 机玻 粘 接剂 ， 通 过对各 种粘 接剂进 行试验 表昵 璃 、尼龙 、Ａ Ｂ Ｓ 、聚氨酯板 、 软 聚氯 乙烯 、 环 氧树 脂 、５ ０ ２ 胶水 、Ｐ Ｖ Ｃ上下 水胶 具有 聚 四氟 乙烯 、 Ｐ Ｖ Ｃ 、 氯 丁橡胶 、 丁腈橡 胶 、 良好表现 。 天然 橡胶 、黑耐 油橡胶 、聚丙 烯 ，进 行 了 环 氧 树 脂 胶 ：对 金 属 和 非 金属 具 有 ２ ８ ０小 时化铣 液浸 泡试 验 。试验 发现 ：聚 优 异 的粘合力 、耐热 性 、绝缘 性 、硬度和 丙烯 、聚 四氟 乙烯 、丁腈橡胶 三种 材料状 软性都好 ，可 用于金 属 、非 金属 等材料 的 态 没有改 变 ，Ｐ Ｖ Ｃ材 料颜 色微变外 ，其余 粘 合 ；现场可 采用配 制环 氧树 脂溶 液进行 材 料都 已经发 生性能 改变 ，包括颜 色 、硬 工装零 件间 的粘接及 较大 间隙填 充 ，也 可 度 、脆性 、强 度等 ；现场对 选用 常用不锈 作为工 装修 理时填堵 磨损 的面 、 孔 修补 等 钢 材料 Ｏ Ｃ ｒ １ ７ Ｎ ｉ ２ Ｍｏ ２ （ Ｓ Ｕ Ｓ ３ １ ６） 及Ｏ Ｃ ｒ ｌ ８ Ｎ ｉ ９ 当与化 铣液 长时 间接触 ，会腐蚀 变薄 ，以
Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｎｅ ｗ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｔ ￣ ｉ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｐｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｓ
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Ｑ： ！ 工２
工 业 技 术
浅 谈化学铣切钛 合金零件专用工装设 计
孟宪 国 刘军酷 李 岩 郭春光 金兴彬 （ 沈阳黎 明航 空发动机 （ 集 团 ）有限责任公 司，辽 宁 沈阳 １ １ ０ ０ ４ ３）
钛合金高质高效切削加工刀具技术
1 序言钛合金材料具有比强度高、耐蚀性和耐热性好等性能优势，被广泛应用于航空航天、武器装备等国防工业和石油化工、生物医疗等民用领域。
由于钛合金具有热导率低、高温化学活性高和弹性模量小等特点，在切削加工过程中存在切削温度高、切削变形和冷硬现象严重及易粘刀等现象，导致刀具易磨损且表面加工质量差，使钛合金成为典型的难加工材料。
同时，钛合金构件常用的轻量化设计特点使材料去除量大，目前钛合金加工时采用的低切削用量严重制约了生产效率的提升，造成制造成本的升高。
因此，实现钛合金构件的高质高效切削加工成为制造业亟需突破的关键共性技术难题。
作为切削加工工艺研究体系中的核心要素，刀具技术的发展可为切削加工技术带来新的变革。
为实现钛合金构件的高质高效切削加工，需要科学选用或设计开发高性能切削刀具，相关技术包括刀具材料与刀具结构设计、刀具涂层制备、刀具切削参数优选、刀具加工状态监控及切削数据库开发等，如图1所示。
图1 钛合金高质高效切削加工刀具技术工件材料切削加工性研究是开发高性能切削刀具的基础。
基于材料切削去除机理分析，结合动态力学性能测试、切削试验与数值仿真等手段，对钛合金切削过程热-力载荷耦合作用、材料切除变形与失效机制、刀-屑和刀-工界面的接触与摩擦学行为等进行理论建模及试验和仿真研究，可揭示影响钛合金切削加工性的主导因素，有助于指导钛合金高质高效切削刀具的设计制造及选用。
在刀具材料设计方面，进行钛合金与刀具材料力学性能和理化性能的匹配性分析，建立钛合金切削加工刀具-工件作用的材料学及热力学研究体系，通过切削试验和仿真模拟探索钛合金切削过程中刀具的磨损规律并揭示刀具磨损机理，进而设计与优选适于钛合金高质高效加工的刀具材料体系。
在刀具涂层制备方面，包括新型刀具涂层材料设计选用和刀具涂层制备工艺，需针对钛合金的高化学活性特点，选用兼具减摩、耐磨与热障作用的涂层材料，并开发相应的涂层制备工艺和设备。
同时，开发涂层刀具微喷砂和深冷处理等表面后处理工艺，改善刀具刃口微几何结构和涂层表层材料的微观组织，实现涂层刀具刃口和表层力学性能的协同强化。
钛合金高效铣削技术
钛合金高效铣削技术钛合金零件的铣削同其它难加工材料的相同之处是，会由于切削速度很小的提高而导致刀具切削刃的较快磨损。
不同之处在于，由于钛合金的强度高、粘性大,切削中更容易在切削区产生和积聚热量，加之导热性差，在大切除量的铣削时，有引起燃烧的危险。
这就是铣削钛合金零件，一定不能选择高切削速度的原因。
但是，钛合金零件加工的速度还是可以提高的。
即切削速度保持不变时，通过提高金属去除率的方法提高零件加工速度。
实现这一目标不包括使用更大功率或高档机床，而是配备能够充分发挥现有机床切削功能的刀具，它同时还能够对机床的某些不足，如刚性差等进行补偿。
Kennametal公司便是一家专注于钛合金铣削工艺试验研究的著名刀具制造商。
公司里有一位曾经接待过许多咨询钛合金铣削技术用户的技术顾问、铣削产品经理Brian Hoefler先生。
本文重点介绍了他在钛合金铣削方面的丰富经验。
为什么钛合金的铣削会引起人们的特别关注呢？至少有两个原因，第一，钛合金主要用于高档零件，不仅用于制造飞机机身和发动机零件，而且用于制造医疗器械中的许多零件。
特别对于某些壮大中的美国制造企业，必须向高档产品转移，会经常遇到钛合金零件铣削的技术难题。
另一个原因是，不是每一个车间都可以实现高进给速度加工，所以钛合金铣削中在材料难以加工，或加工过程中切削速度不高时，通过什么途径才能达到高效率加工成了急待解决的问题，引起制造商的高度重视。
在切削速度受到限制时，选用插铣进行零件粗加工是一个能显著提高金属去除率的最有效方法。
用插铣法粗加工，铣刀沿Z 轴方向进刀。
显示在左图中的刀具都可使用这种方法。
这种方法不只是能保证更多的切削刃同时切削，而且同时能极好地发挥高刚性机床高效率加工的优点。
用插铣法粗加工CAM的实例，是Mastercam/CNC软件的一大优势使用高韧性刀具切削刀具材料的正确选择将是实现钛合金高效铣削加工的第一个重要问题，Hoefler先生说。
硬质合金刀具可以是一种正确的选择，而且机加车间经常习惯于把硬质合金当作最好的切削刀具材料，尤其在几乎所有的困难加工中，通常都选择硬质合金。
钛合金表面加工技术的研究与应用
钛合金表面加工技术的研究与应用钛合金是一种高强度、轻量化的材料，被广泛应用于航空、航天、汽车、医疗等领域。
钛合金具有优良的耐腐蚀性能、高温强度和疲劳强度，但其表面容易产生裂纹、毛刺和划痕，影响了其应用价值。
因此，钛合金表面加工技术的研究与应用变得极为重要。
一、钛合金表面加工技术的研究1.机加工机加工是最常见的钛合金表面加工方法。
其基本原理是通过旋转刀具在钛合金表面进行切削。
但是钛合金具有很高的硬度和起伏，比较容易磨损刀具，使刀具寿命减短。
因此，钛合金表面加工技术的研究致力于提高机加工的效率和质量，降低机械切削的损耗。
2.化学处理化学处理是钛合金表面加工的另一种方法，其原理是利用酸性溶液腐蚀钛合金表面，使其变得平滑、光亮、锐利等。
化学处理方法有很多种，例如电化学抛光、酸洗、电化学镀铬等。
但是这些方法操作繁琐且有安全风险，需要精确的控制工艺参数，以保证钛合金表面的质量与性能。
3.表面改性表面改性是钛合金表面加工的重要领域，其原理是通过物理或化学方法改变材料表面的性质，使其具有更好的性能、更高的耐热性、耐腐蚀性、耐磨性等。
表面改性的方法有很多种，例如离子注入、电子束熔化、激光熔化等。
这些方法可以增加钛合金表面的硬度和致密性，减少其表面的缺陷和裂纹，提高钛合金的综合性能。
二、钛合金表面加工技术的应用1.航空航天领域钛合金在航空航天领域有着广泛的应用，但其表面的质量和性能成为制约材料应用的主要因素。
钛合金表面加工技术可以改善钛合金表面的质量和性能，从而提高其应用价值。
例如，离子注入可以在钛合金表面形成高强度的保护层，增加其抗磨损性和耐蚀性。
而激光熔化可以有效地消除钛合金表面的缺陷和裂纹，提高其疲劳寿命和强度。
2.医疗器械领域钛合金材料具有生物相容性和抗腐蚀性等优点，因此在医疗器械领域有着广泛的应用。
但是其表面容易产生划痕和污染，影响了器械的使用寿命和卫生性能。
钛合金表面加工技术可以改善钛合金表面的质量和性能，从而提高医疗器械的使用寿命和卫生性能。
科技成果——精密化学铣切加工技术
科技成果——精密化学铣切加工技术技术开发单位南昌航空大学
技术概述该技术是解决钛合金、铝合金及高温合金机械加工困难的一种有效方法。
技术开发单位系统研究了钛合金、铝合金和高温合金的减重化铣及精密化铣配方及工艺，建立了槽液分析和调整控制方法。
目前已形成了完整的化学铣切工艺规范。
主要技术指标
（1）钛合金化学铣切的具体技术指标
铣切速度10-20μm/min；表面粗糙度Ra≤0.8μm，部分钛合金Ra ≤0.4μm；加工精度0.3±0.05mm；渗氢量TC1＜10ppm、TC4＜10ppm；化铣加工钛合金的疲劳性能优于机加钛合金的疲劳性能，铣切液寿命可达到90g/L钛离子。
（2）铝合金化学铣切的具体技术指标
在Al3+含量5-90g/L范围内，铣切速度为30-50μm/min，表面粗糙度＜1.3μm，浸蚀比公差±0.1，铣切精度＜0.30±0.05mm。
表面铣
切厚度均匀，2024-T3和7075-T6两种铝合金材料化铣后疲劳曲线在空客基础疲劳曲线之上，满足疲劳要求。
技术特点
加工精度高，表面质量好，表面无缺陷，吸氢量少，不影响材料机械性能；环境污染低，解决了钛合金化铣酸雾逸出造成环境污染严重和对操作人员危害等关键问题；溶液成分简单、寿命长。
适用范围飞机、发动机减重及隐身等。
专利状态授权发明专利2项，申请发明专利2项。
技术状态批量生产阶段
合作方式技术转让合作开发技术服务
预期效益
可有效提高飞机加工的质量及生产效率，预期效益显著。
钛合金机匣加工工艺流程
钛合金机匣加工工艺流程英文回答：Titanium Alloy Receiver Machining Process.1. Material Preparation.The first step is to prepare the titanium alloy material. This involves selecting the appropriate alloy grade, cutting the material to the desired size, and cleaning the surface.2. Forging.The next step is to forge the titanium alloy. This process involves heating the material to a high temperature and then hammering or pressing it into the desired shape. Forging helps to improve the strength and durability of the material.3. Machining.Once the titanium alloy has been forged, it can be machined to the desired dimensions. This process involves using a variety of cutting tools to remove excess material and create the desired features.4. Heat Treatment.After machining, the titanium alloy is heat treated to improve its properties. This process involves heating the material to a high temperature and then cooling it in a controlled manner. Heat treatment helps to increase the strength, hardness, and wear resistance of the material.5. Surface Treatment.The final step is to apply a surface treatment to the titanium alloy. This can involve anodizing, plating, or painting the material. Surface treatment helps to protect the material from corrosion and wear.中文回答：钛合金机匣加工工艺流程。
钛合金铣刀的种类及用途
钛合金铣刀的种类及用途什么是钛合金铣刀钛合金铣刀是一种专门用于加工钛合金材料的铣刀，也叫做钛合金刀具。
由于钛合金材料具有较高的硬度和韧性，一般的铣刀难以加工，所以需要使用特殊的钛合金铣刀进行加工。
钛合金铣刀的制作材料通常是由高速钢、硬质合金和陶瓷组成的复合材料。
钛合金铣刀分为不同的种类，每种种类的钛合金铣刀都有其特殊的用途。
钛合金铣刀的种类及用途钛合金立铣刀钛合金立铣刀用于加工大面积平面或者曲面的钛合金材料。
该铣刀能够在钛合金材料表面产生平滑的加工表面，并且能够处理大量的削切。
钛合金立铣刀通常被用于制作航空航天和医疗器械等领域的零部件。
钛合金球头铣刀钛合金球头铣刀可以用于加工不同形状或曲面的钛合金材料。
该铣刀的球状切削刀具可以快速切削，在加工过程中减少了铣削设备的停机时间。
钛合金球头铣刀通常被用于制作航空航天和汽车等领域的零部件。
钛合金立铣刀头钛合金立铣刀头主要用于加工平面或者钛合金材料的直边。
该铣刀头可以快速加工出钛合金材料直边的表面平滑和一致的效果。
钛合金立铣刀头通常被用于制作航空航天和船舶舰船等领域的零部件。
钛合金锥形切削刀钛合金锥形切削刀可以用于加工钛合金材料的锥度和棱度。
该切削刀具可以快速加工出精确的几何形状和表面质量。
钛合金锥形切削刀通常被用于高端医疗器械、汽车和航空航天等领域的零件。
钛合金铣刀的维护保养钛合金铣刀作为一种特殊的铣刀，需要进行维护和保养，以保证其性能并延长使用寿命。
1.在加工过程中，应保持合适的切削速度和进给速度，以避免过快切削而导致刀具磨损和损坏。
2.在使用过程中，应及时清除刀具表面的油污和灰尘，以避免影响切削效率和质量。
3.在存放过程中，应将钛合金铣刀放置在干燥和清洁的地方，避免刀具与其他金属物品接触并避免损坏。
4.钛合金铣刀需要定期进行涂油、切削液和冷却液的更换和清洁，以保证刀具良好的切削效果和保养寿命。
总结钛合金铣刀作为一种专门用于加工钛合金材料的刀具，具有不同的种类和用途。
化学铣切在钛合金加工中的研究及应用
化学铣切在钛合金加工中的研究及应用摘要：钛及钛合金具有密度低、比强度高、抗断裂、耐腐蚀等综合性能，在航空航天领域有着广泛的应用。
但其切削加工性能差,钛和钛合金导热系数小,热量不会丢失在加工时,刀具和工件上的储蓄,很快,加工时刀具磨损余量大消融容易,尤其是对于薄壁、复杂形状零件,加工难度较大,导致很多实际应用的困难。
由于这个原因，人们用化学铣削代替传统的机械加工。
关键词：合金；化学铣切；工艺；应用；化学铣切是一种能使表面形状复杂、加工精度要求高的零件达到加工要求的表面处理方法。
化铣保护涂层除了应具有良好的附着力和耐蚀性外，还应具有良好的可剥性以及与化铣溶液的配套性。
在化学腐蚀过程中，除了要防止产生小孔和形成粗糙的表面外，还要防止材料发生氢脆。
一、化铣工艺主要的特点1.对某些焊接、铆接、胶接等方法组成的组合件，可作为一个整体结构直接进行化铣加工，缩短了生产周期。
2.对一般机械加工方法难以加工或无法加工的薄壁、易变形、大面积的零件，只要化铣槽尺寸允许，无论零件材料的状态如何，都可采用化铣方法加工。
3.不产生切削应力，零件无变形。
4.一次可加工多个零件，还可以同时进行两面加工，提高生产效率。
5.适应性大，设备简单，投资少，对新设计或试制的零部件，使用化铣的方法可以很快完成加工。
二、零部件的表面清冼1.零件表面清洗是一项很重要的工序，如果清洗不干净，将会导致下一道工序中所涂覆的保护涂层结合力变差，甚至引起非均匀腐蚀。
钛及钛合金零件的表面清洗常采取用浸渍有机溶剂的棉布擦洗和热碱洗的方法。
用有机溶剂除油时，一般只允许用丙酮或航空汽油，决不能用含卤离子的溶剂，如甲基卤化物、三氯乙烯、高氧乙烯、三氯甲烷、四氯化碳、氟里昂等；使用热碱液除油时，只允许进行化学除油，且温度不能超过75℃，若温度过高，零件表面会氧化。
钛合金零件不允许用电化学方法除油，避免阴极除油时零件增氢，或阳极除油时表面氧化及渗氧。
如果表面存在氧化皮和外来杂质，则要用酸洗或电解浸蚀进行去除。
钛合金零件化学铣切工艺研究及应用
钛合金零件化学铣切工艺研究及应用摘要】化学铣切（简称化铣）工艺是利用化学溶液与金属产生化学反应，借助有效的保护措施，使零件不需要的部分金属腐蚀溶解，从而达到对表面形状复杂,加工精度要求高的零件精密加工的目的。
本文着重阐述了钛合金化铣工艺过程中的铣切速率、铣切量及影响因素，同时也对化铣过程控制的注意事项进行了相关说明。
【关键词】钛合金；化学铣切；铣切速率；铣切量1 前言钛及钛合金是一种高速发展着的新型结构材料，具有作为航空、航天的金属材料最需具备的耐高温、耐腐蚀、耐磨损、耐疲劳、耐断裂以及质轻的优良性能[1]。
但其热导率不好，机械加工中产生的热量不易扩散，容易造成刀具的磨损及零件的烧蚀，特别对于形状复杂、薄壁的零件机械加工难度更大，在实际生产中存在很多问题[2]。
如何解决这个问题，以提高钛合金零件的成品合格率，这给工艺技术人员提出了新的课题。
为此，采用化铣代替传统的机械加工是一种行之有效的方法。
与一般机械加工方法相比，化铣加工工艺有以下特点：1）对一般机械加工方法难以加工或无法加工的薄壁、易变形、大面积的零件，只要生产设备允许，无论零件材料的状态如何，都可以采用化铣的方法加工；2）不产生切削应力，零件不会变形；3）生产效率高，一次可以加工多个零件；4）适应性强，设备简单，投入少，对新品零件或试制零件，使用化铣方法可以大大缩短加工周期[2]。
2 实验钛合金化铣溶液通常由腐蚀剂HF、氧化剂HNO3、辅助剂（NH2）2CO组成。
其中腐蚀剂HF起到腐蚀溶解钛的作用；氧化剂HNO3起到抑制氢的生成及剥离零件表面腐蚀产物的作用；辅助剂（NH2）2CO起到提高化铣溶液使用寿命减少NO生成的作用[2]。
2.1 腐蚀剂在钛合金化铣溶液中HF是腐蚀剂，它发生如下反应：4 化铣工艺过程主要的工艺过程为：零件的表面清洗→涂覆防护层→刻形→化学铣→去挂灰→去除防护层→检验4.1 零件的表面清洗零件的表面清洗流程：有机溶剂除油→水基清洗剂清洗→热水洗→冷流水洗→水膜检查→热水洗→干燥零件的表面清洗是一个很关键的工序，如果清洗不干净，将会导致涂覆的保护层结合力变差，溶液渗入非化铣表面影响产品质量。
化学铣切在钛合金加工中的研究及应用梅长春
化学铣切在钛合金加工中的研究及应用梅长春发布时间：2021-09-16T06:37:02.286Z 来源：《防护工程》2021年17期作者：梅长春[导读] 钛及其合金因其低密度、高比强度、良好的抗断裂和耐腐蚀等综合性能而被广泛应用于航空航天工业。
但其切削性能不好，钛及钛合金的导热系数小，切削时产生的热量不易散失，并积聚在刀具和工件上，使刀具磨损快，加工大余量时容易烧蚀，特别是薄壁复杂零件，给实际应用带来很多困难。
梅长春航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司黑龙江哈尔滨 150060摘要：钛及其合金因其低密度、高比强度、良好的抗断裂和耐腐蚀等综合性能而被广泛应用于航空航天工业。
但其切削性能不好，钛及钛合金的导热系数小，切削时产生的热量不易散失，并积聚在刀具和工件上，使刀具磨损快，加工大余量时容易烧蚀，特别是薄壁复杂零件，给实际应用带来很多困难。
因此，人们使用化学铣削代替常规加工。
关键词：钛合金；化学铣切；工艺；表面粗糙度；化学铣削是一种能使表面形状复杂、加工精度高的零件满足加工要求的表面处理方法。
阐述了钛合金化学铣削的反应机理，讨论了钛合金化学铣削的工艺过程和影响因素，如零件表面清洗、保护层涂覆和雕刻。
钛合金零件的表面清洗一般采用浸渍有机溶剂的棉布擦洗和热碱清洗的方法。
除了良好的附着力和耐腐蚀性外，化学研磨保护涂层还应具有良好的可剥离性和与化学研磨溶液的相容性。
在化学腐蚀过程中，除了防止小孔和表面粗糙外，还要防止材料氢脆。
一、化铣工艺的特征一些通过焊接、铆接和胶合形成的组件可以直接通过化学铣削作为一个整体结构进行加工，从而缩短了生产周期。
对于薄壁、易变形和大面积的零件，很难或不可能用普通加工方法进行加工，只要化学铣削槽的尺寸允许，就可以使用化学铣削，而不管零件材料的状态如何。
无切削应力，零件无变形。
多个零件可以一次加工，两边可以同时加工，提高了生产效率。
适应性大，设备简单，投资小。
对于新设计或试制的零件，可采用化学铣削快速完成加工。
钛及钛合金化学铣切技术分析
钛及钛合金化学铣切技术分析发布时间：2022-08-18T10:00:43.728Z 来源：《科学与技术》2022年第30卷第7期作者：王荣[导读] 本文主要从钛合金化学铣切溶液王荣中航西安飞机工业集团股份有限公司陕西西安 710089摘要：本文主要从钛合金化学铣切溶液、钛合金化学铣切工艺流程及化学铣切时的影响因素等方面对钛及钛合金化学铣切技术进行了分析，最后得出目前钛及钛合金化学铣切的优势和劣势。
关键词：钛合金；化学铣切；工艺；展望钛及钛合金具有强度高、密度小、耐腐蚀等优点，因此被广泛应用于航空航天、海军装备、船舶、海洋资源开发和石油化工等领域。
目前，钛及钛合金的加工方法主要为机械加工，与传统的金属材料相比，钛及钛合金的机械加工性能较差，如导热系数低导致磨削温度高，磨削比很低，弹性模量低，化学活化性强，表面质量不易保证，容易出现零件变形、应力集中，无法保证尺寸要求等，机械加工性能较差是长期以来困扰钛合金加工的主要问题之一。
化学铣切是一种能使表面形状复杂、加工精度要求高的零件达到加工要求的表面处理方法。
由于钛合金切削加工性能较差，热导率小，切削加工时产生的热量不易散失，容易磨损道具甚至产生烧蚀，为此，人们通常采用化学铣切代替常规的机械加工。
1、钛及钛合金的化学铣切 1.1化学铣切液成分与作用钛合金化学铣切液主要由缓蚀剂和表面活性剂等组成。
以常用的HF-HNO3型化学铣切液为例进行说明：由于钛及钛合金与空气接触会生成具有良好耐腐蚀性能的氧化层，故以具有强腐蚀性的HF为腐蚀剂；HNO3作为氧化剂可氧化氢气，防止氢脆对基体造成伤害，同时可以减低化学铣切面的表面粗糙度。
1.1.1缓蚀剂具有一定黏度的缓蚀剂溶于化学铣切液后可以降低溶液中离子的扩散速率，使得化学铣切表面反应更加均匀，从而提高表面的平整度。
化学铣切液中常用的缓蚀剂有磷酸二氢钠、磷酸氢钠、磷酸钠、偏磷酸钠、多聚磷酸钠、六氟磷酸铵、六次甲基四胺、苯甲酸、三羟基苯甲酸、硫脲、吖啶、吡啶、糠醛等，可使用一种或同时使用多种。
化学铣切原理及加工方法
化学铣切原理及加工方法
化学铣切到底是啥玩意儿呢？其实啊，化学铣切就是利用化学溶液对金属等材料进行腐蚀加工的一种方法。
先说说步骤吧！首先得把要加工的材料表面清洗干净，就像你要打扮自己得先洗脸一样。
然后涂上保护涂层，把不需要加工的地方保护起来。
接着把材料泡在化学溶液里，让溶液慢慢地腐蚀需要加工的部分。
这就好比让小蚂蚁一点一点地啃食面包。
注意事项可不少呢！化学溶液那可是很厉害的，得小心别弄到身上，不然可就惨啦！就像被小怪兽咬了一口。
而且溶液的浓度和温度都得控制好，不然加工出来的效果可就差强人意了。
安全性咋样呢？只要你严格按照操作规程来，那还是挺安全的。
可要是你马马虎虎，那可就危险啦！就像开车不系安全带，随时可能出事儿。
稳定性方面呢，只要溶液的成分和条件控制好，加工过程还是比较稳定的。
化学铣切的应用场景可多啦！可以加工各种复杂形状的零件，比如飞机上的零件。
这就像一个神奇的魔法，可以把一块普通的材料变成精
美的工艺品。
它的优势也很明显啊，能加工出很精细的结构，而且成本相对较低。
实际案例来啦！有一家工厂用化学铣切加工了一批手机外壳，那效果简直棒极了！表面光滑，精度高，就像镜子一样。
这说明化学铣切在实际生产中真的很有用。
化学铣切就是这么厉害！它能让普通的材料变得与众不同，为我们的生活带来更多的精彩。
你还在等什么呢？赶紧去了解一下吧！。
化学铣切
当铣削深度达到某值时，其尺寸关系可用下式表示： 当铣削深度达到某值时，其尺寸关系可用下式表示： K=2H/(W2-W1)=H/B 式中K——腐蚀系数。腐蚀体系的属性； 腐蚀系数。腐蚀体系的属性； 式中 腐蚀系数 H——腐蚀深度（mm）； 腐蚀深度（ 腐蚀深度 ）； B——侧面腐蚀宽度（mm）； 侧面腐蚀宽度（ 侧面腐蚀宽度 ）； W1——刻型尺寸（mm） 刻型尺寸（ 刻型尺寸 ） W2——最终腐蚀尺寸（mm）。 最终腐蚀尺寸（ 最终腐蚀尺寸 ）。
结束
谢谢！
参考文献
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《特种加工》金庆同 主编 航空工社 《超薄钛箔化学铣切工艺研究》 李明利 有色金属研究院 《LD10网格加强肋结构壁板的化学铣切工艺研究》 刘旭升 黄绍林 姜 枫 李吉丹 孙国进首都航天机械公司 《某机压气机叶片化学铣切工艺研究》 陈晓彦 董晓峰 张聪敏 西安 航空发动机有限公司 《TA15 钛合金腐蚀加工工艺研究》林翠 梁静 赵晴 杜楠 王力强 《TC1 和 TC4 钛合金腐蚀加工溶解行为研究》林翠 胡舸 梁静 赵晴 杜楠 王力强 《腐蚀加工配方的研究及其应用》东风杭州汽车公司轻型车厂 黄伟民 《火箭贮箱壁板化学铣切装备的设计》 金以元 首都航天机械公司 《铝合金的化学铣切加工》 周一扬 黄明珠 李登 南京航空航天大学
⑸清洗与清除防蚀层
腐蚀加工完成后通常是把零件先放入专门的氧 化物清洗槽内，去除在零件表面的上留下的一 层氧化物膜和反应沉积污物，接着用水冲洗。 防蚀层的清除一般用手工操作。 但是对于细长、薄型零件应使用化学膜溶剂， 目的是把防蚀层泡胀、软化和尽可能的降低粘 附力，以便采用气压或水压方法把防蚀层清除 掉，或者有利于用手工剥离。
精密化学铣切加工技术
精密化学铣切加工技术
佚名
【期刊名称】《军民两用技术与产品》
【年(卷),期】2018(0)21
【摘要】技术开发单位南昌航空大学技术概述该技术是解决钛合金、铝合金及高温合金机械加工难题的一种有效方法。
技术开发单位系统研究了钛合金、铝合金和高温合金的减重化铣与精密化铣配方及工艺,建立了槽液分析和调整控制方法。
目前已形成了完整的化学铣切工艺规范。
【总页数】1页(P49-49)
【关键词】加工技术;化学铣切;开发单位;高温合金;机械加工;调整控制;钛合金;铝合金
【正文语种】中文
【中图分类】V261.41
【相关文献】
1.高速车铣加工(HSTM)——一种新型的精密加工技术 [J], 刘晋红;高希慧;宋建丽
2.化学铣切工艺在15-5PH精密机械零件加工中的研究与应用 [J], 付明;侯朋
3.一种用于雕铣加工中心切削液的精密过滤装置 [J], 杨铭东;王俸林;邵连英
4.车铣加工中心高速超精密切削工艺研究 [J], 朱宇钊
5.钛合金化学铣切及电化学加工 [J], 金蕾;李荻
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化 学铣 切 技术 在 钛 合 金 钣 焊 机 匣 制 造上 的应 用
任 萍 杨 秀娟 刘宝琪 崔泽君
（ 中航工业沈阳黎明航空发动机（ 集团） 有限责任公司 沈阳 ｌ０４ ） １０３
１引言 Байду номын сангаас
随 着航 空业 的迅 猛发 展 ， 发动机 的推 重 比越 来越 大 ， 提高 飞机 、 航空 而 发 动机推 重 比 的有 效 途径 之一 是 降低结 构的 重量 。 对于 航 空发动 机上 薄 壁带加 强筋 的钣 焊 机 匣 ， 国外 通 常都 采 用化铣 加 工方 式制 造 ， 、 、 美 欧 俄等 国生产 的 先进 发动机 及 飞机上 大量 采 用这种 化铣 结构 的钣焊 机 匣 。 化学铣 切技 术 是一 项在 国 内外 航空 、 领域 广泛 应用的通 用减重 加工技 术 ， 有其 他工 艺方法 航天 具 难 以替 代 的优 势 ， 特别是 在 薄壁结 构件 的加 工制造 方 面尤其 受 到美 、 、 欧 俄等 航 空航 天 制造 工程 师的青 睐 。 ２化学 铣切 技术 简介 ２ １ 化学铣 切技 术原理 ． 所谓 化学铣切 是通过与 一种有 效的化学试剂相 接触 ， 使金属 材料有控 制地 均 匀溶 解 ， 获 得零 件 所需 的形状 和尺 寸 的一种 加工 方法ｉ 以钛合 金材 料 从而 ｔ Ｉ 。 化学铣 切 为 例 ， 金化 铣溶 液 通常 由腐 蚀 剂 、 钛合 氧化 剂 、 添加 剂组 成 。 化铣 在 过程 中发生 的反 应主 要有 ：
Ｔｉ ＋４ＨＦ— Ｔｉ Ｈ， ｆ Ｆ ＋２ ３ ＋ＨＮＯ， ４ Ｏ＋２ Ｈ， 一 Ｈ ＮＯ ｆ
护层 切开 ， 然后 把 不需要 的 防护层 去掉 。 零件 刻型 后 ， 手剥 离需要 化铣 部位 用 的保 护层 离 时 ， 剥 不能损 伤 保护 层 边缘 离后 ， 剥 应检查 化铣 表 面保 护层 是 否已彻底清除， 所有残留在需化铣表面上的保护层都要用局部剥离的方法或用 溶 剂 清理 干净 。 意千万 不要 把非铣 切部 位的 防护层撕起 ， 要保证 化铣 面 注 并且 的洁 净 。 如果 非 化铣面 上 的保 护层 有 不合 格之 处 ， 必须进 行 修补 。 ３ ５化 铣浸蚀 比 ． 化铣液 与零件 表面 发生 作用 ， 铣切加 工 向着 垂直于 零件表面 的方 向， 化学 即深度方向进行时 ， 化铣液也同时在与保护层边缘下面的金属起作用， 因而化 学铣 切加工沿 着保护层 边缘 下面 向着 金属 内部 方 向进行 ， 而在保护层 的边 缘 从 下 面形 成一 个 宽度ａＮ 蚀量） （ 和一 个半 径近 似地 等于 铣切 深度 的圆弧 Ｒ， 浸蚀 比（ 侧蚀 率）就 是 侧 蚀量 与铣 切深 度 的 比值 ，Ｏ ＝ａ Ｒ ／ ［ Ｆ ￣Ｆ ／ ＝ａ ｂ ４ １ 。 浸蚀 比是化 铣工 艺关键参数 之一 ， 不同材 料不 同形状 零件 的浸蚀 比是不 同 的 ， 须要 通过 试验 来确 定 必 通过 多次 试验 测量 发现 ， 与溶 液垂直 方 向试片 的 浸蚀 比和 与溶 液平 行方 向试 片的 浸蚀 比存在 一定差 异 。
３６ 化铣 槽液 寿命 ． 化铣溶液 稳定性 是指 化铣溶 液能够 维持 某一铣切 速率进 行化学铣切 的能 力 ， 响这一 性 能 的因 素很 多 ， 影 主要 有 化铣 溶 液 中酸 的使 用 、 钛的含 量 、 化铣 温 度 、 加 剂用 量等 。 添 由于实 验研 究 中酸 的 使用 、 铣 温度 和添 加剂 用量 均 化 控 制在较小 的 变化范 围 内， 因此 这两 个因素对 化铣溶 液的 稳定性影 响有 限。 而 化铣 液中钛 的含量随着 铣切 的进 行是 不断在增加 的 ， 因素成为 化铣溶液 稳 这一 定性 ， 铣增 液寿 命的主 导 影响 因素 。 即化 通过大量 的工 艺试 验发现 ， 槽液 中钛含量 达到一 定浓 度时 ， 化铣速 度 已下 降 到很 低。 化铣 时 可通 过控 制槽 液 中钛 含量来 判断槽 液是 否需要 更换 或调 整 使用。 ３ ７ 钛合 金钣 焊机 匣化学铣 切加 工 ． 钣焊机 匣 主 体材 料采 用Ｔ ２ 合金 ６ ｍ板材 ， 学铣 切不 受 简体 圆度 Ａ１钛 ａ ｒ 化 影 响 ， 点与机 械加 工有很 大不 同。 这一 化学铣 切加工 的效率 高也是一 个不容 忽 视 的 问题 。 以钛合 金 钣焊机 匣 为例 ， 用数 控铣 加工需 要 ｌ个工作 日， 采 ５ 而且对 零件 圆度要 求 很苛刻 ， 果采 用化学 铣切 加工 仅需 ３ ４ 如 — 个工作 日。 化学铣 切 的 诸多 优点决 定 了这种 新兴 加工技 术有 很好 的应 用前景 。
结语
３ １ＨＮ ３ ｉ ＮＯ） Ｈ，＋ ＮＯ ｆ Ｔ ０ Ｏ 一 ＴＯ（ ＋５ Ｏ ４ ， 同时 Ｔ Ｏ ＮＯ ）钝 化膜 被 氢氟 酸溶 解 ， ： ｉ （ ， ＨＦ— Ｔｉ ｉ （ ， 即 Ｔ Ｏ ＮＯ ） ＋４ Ｆ＋
２ ＨＮＯ３ Ｈ２ ＋ Ｏ
钝化 膜溶解 后 ， 属基 体又暴露 于酸 中 ， 又被 氧化、 解， 样不 断地 金 接着 溶 这 反应 ， 金属的 铣切 就不 断地 进行 。 ２ ２ 化学铣 切技 术的优 点 ．
［ 要］ 摘 大型 钛 合金化 学 铣切 技术 是我 国航 空领 域正 在 兴起 的一 种 新的加 工 技术 ． 文对 化学 铣 切技 术的 优 点 、 本 影响 化铣 技术 的 因素 等 方面 研究 现状 进 行 了综 合评述 。 ‘
［ 词］ 学 铣切 技 术 关键 化 中图分 类号 ： ６ ．１ Ｖ２ １４ 钛合金 钣焊 机 匣 浸 蚀 比 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ：０９ ９４ ２ １）１ ０ ３一 ｌ １０ — １Ｘ（０ ２０￣ ０ Ｉ ０