钛合金加工注意事项

• 注意：钛合金加工最好不使用含氯的冷却液，避免产生有毒物质和引起氢脆，也能防 止钛合金高温应力腐蚀开裂。
钛合金加工注意事项
• (1)由于钛合金的弹性模量小，工件在加工中的夹紧变形和受力变形大，会降低工件的 加工精度；工件安装时夹紧力不宜过大，必要时可增加辅助支承。
• (2)如果使用含氯的切削液，切削过程中在高温下将分解释放出氢气，被钛吸收引起氢 脆；也可能引起钛合金高温应力腐蚀开裂。
• (3)切削深度αp：切削深度对刀具耐用度的影响最小，一般选用较大的切削深度，这 样不仅可以避免刀尖在硬化层内切削，减小刀具磨损，还可增加刀刃工作长度，有利于散 热，一般取αp=1～5 mm。
钛合金切削液的选择
• 切削钛合金时，为了降低切削温度，应当向切削区域浇注大量的以冷却作用为主的切 削液。对切削液的要求有导热系数大、比热大、热容量大、汽化热大、汽化速度快、流 量大、流速快。一般说来，水比油的导热系数大3～5倍，比热大1倍，汽化热几乎大10倍 左右，故用水溶性切削液较为合适。车、铣削钛合金时，常采用乳化液，或采用有极压 添加剂的水溶性切削液。，更不容易达到燃点温度。加工速度只要足够低，任何尺寸大 小的切屑。
• (4)冷硬现象严重：由于钛的化学活性大，在高的切削温度下，很容易吸收空气中 的氧和氮形成硬而脆的外皮；同时切削过程中的塑性变形也会造成表面硬化。冷硬 现象不仅会降低零件的疲劳强度，而且能加剧刀具磨损，是切削钛合金时的一个很 重要特点。
• (5)刀具易磨损：毛坯经过冲压、锻造、热轧等方法加工后，形成硬而脆的不均 匀外皮，极易造成崩刃现象，使得切除硬皮成为钛合金加工中最困难的工序。另外， 由于钛合金对刀具材料的化学亲和性强，在切削温度高和单位面积上切削力大的条 件下，刀具很容易产生粘结磨损。车削钛合金时，有时前刃面的磨损甚至比后刃面 更为严重；进给量f<0.1 mm/r时，磨损主要发生在后刃面上；当f>0.2 mm/r时，前刃 面将出现磨损；用硬质合金刀具精车和半精车时，后刃面的磨损以VBmax<0.4 mm 较合适。
• (1)切削速度Vc：切削速度对刀具耐用度影响最大，最好能使刀具在相对磨损最小的最 佳切削速度下工作。切削不同牌号的钛合金，由于强度差别较大，切削速度应适当调整。 切削深度对切削速度也有一定影响，应根据不同的切削深度来确定切削速度的大小。
• (2)进给量f：进给量对刀具的耐用度影响较小，在保证加工表面粗糙度的条件下，可选 较大的进给量，一般取f=0.1～0.3 mm/r。进给量太小，使刀具在硬化层内切削，增加刀具 磨损，同时极薄的切屑在高的切削温度下容易自燃，因此不允许f<0.05 mm/r。
2.涂层刀片和YT类硬质合金会与钛合金产生剧烈的亲和作用，加剧刀具的粘结磨 损，不宜用来切削钛合金；对于复杂、多刃刀具，可选用高钒高速钢(如 W12Cr4V4Mo)、高钴高速钢(如W2Mo9Cr4VCo8)或铝高速钢(如W6Mo5Cr4V2Al、 M10Mo4Cr4V3Al)等刀具材料，适于制作切削钛合金的钻头、铰刀、立铣刀、拉刀、 丝锥等刀具。
目前我们加工的零件的材料为6Al-4V， 材料硬度为HB320-360
钛合金切削特点
• (3)单位面积上的切削力大：主切削力比切削钢件时约小20％，由于切屑与前刃面 的接触长度极短，单位接触面积上的切削力大大增加，容易造成崩刃。同时，由于 钛合金的弹性模量小，加工时在径向力作用下容易产生弯曲变形，引起振动，加大 刀具磨损并影响零件的精度。因此，要求工艺系统应具有较好的刚性。
钛合金加工的切削用量的选择
切削钛合金时，切削温度高、刀具耐用度低，切削用量中切削速度对切削温度的影响 最大，因此应力求使所选择的切削速度下产生的切削温度接近最佳范围。高速钢刀具切 削钛合金时的最佳切削温度约为480℃～540℃，硬质合金刀具约为650℃～750℃。切削 钛合金一般采用较低的切削速度、较大的切削深度和进给量。
(1)变形系数小：这是钛合金切削加工的显著特点，变形系数小于或接近于1。切 屑在前刀面上滑动摩擦的路程大大增大，加速刀具磨损。
(2)切削温度高：由于钛合金的导热系数很小(只相当于45号钢的1/5～1/7)，切屑 与前刃面的接触长度极短，切削时产生的热不易传出，集中在切削区和切削刃附近 的较小范围内，切削温度很高。在相同的切削条件下，切削温度可比切削45#钢时高 出一倍以上。
钛合金加工的刀具选择
1.切削加工钛合金应从降低切削温度和减少粘结两方面出发，选用红硬性好、抗 弯强度高、导热性能好、与钛合金亲和性差的刀具材料，YG类硬质合金比较合适。 由于高速钢的耐热性差，因此应尽量采用硬质合金制作的刀具。常用的硬质合金刀
具材料有YG8、YG3、YG6X、YG6A、813、643、YS2T和YD15等。
• (8)钛合金攻丝是钛合金切削加工中最困难的工序，特别是攻制小螺纹。这种困难主要 表现在攻丝时的总扭矩大，约为45号钢的2倍；丝锥刀齿过快地磨损、崩刃，甚至被“咬 死”在螺纹孔内而折断。攻螺纹底孔时，螺纹底孔直径d1=d0-0.757 8p(d0为螺纹公称尺 寸，p为螺矩)。小直径或粗牙螺纹的牙高率(螺孔实际牙型高度与理论高度的比率)可取大 一些，被加工材料强度低或螺纹深度小于螺纹基本直径时，可适当增大牙高率，但过大 会增大攻丝扭矩，甚至折断丝锥。
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钛合金加工注意事项
(6)铣削钛合金时，宜采用不对称顺铣法，这样刀齿前面远离刀尖部分首先接触工件， 刀齿切离时的切屑很薄，不易粘结在切削刃上。而逆铣时正相反，容易粘屑，当刀齿再 次切入时切屑被碰断，造成刀具材料剥落崩刃。由于钛合金的弹性模量小，顺铣易造成 让刀现象，要求机床和刀具有较大的刚性。
• (7)钻削钛合金时，要求钻头具有高的强度和好的刚性，钻头与钛合金的化学亲和性要 小，最好采用硬质合金钻头。采用“S”形或“X”形修磨钻头横刃。两种形式的横刃均可 形成第二切削刃，起到分屑作用和减小钻孔时的轴向力。
安全
• 一般情况下切削加工钛合金时，没有发火危险，只有在微量切削时，切下的细小若一 旦着火，应采用滑石粉、石灰石粉末、干砂等灭火器材进行扑灭。 • 严禁使用四氯化碳、二氧化碳灭火器，也不能浇水，因为水能加速燃烧，甚至导致氢 爆炸。
钛合金加工注意事项
目录
1.钛合金切削特点 2.钛合金加工的刀具选择 3.钛合金加工的切削用量的选择 4.钛合金切削液的选择 5.钛合金加工注意事项 6.加工过程中清洗措施及要求 7.安全
钛合金切削特点
钛合金的硬度大于HB350时切削加工特别困难，小于HB300时则容易出现粘刀现 象，也难于切削。但钛合金的硬度只是难于切削加工的一个方面，关键在于钛合金 本身化学、物理、力学性能间的综合对其切削加工性的影响。钛合金有如下切削特 点：
• (3)切削液中的氯化物使用时还可能分解或挥发有毒气体，使用时宜采取安全防护措施， 否则不应使用；切削后应及时用不含氯的清洗剂彻底清洗零件，清除含氯残留物。
• (4)禁止使用铅或锌基合金制作的工、夹具与钛合金接触，铜、锡、镉及其合金也同样 禁止使用。
• (5)与钛合金接触的所有工、夹具或其他装置都必须洁净；经清洗过的钛合金零件，要 防止油脂或指印污染，否则以后可能造成盐(氯化钠)的应力腐蚀。
加工过程中清洗措施及要求
• 清洗溶剂中不允许含有甲醇及卤化烃。 • 零件可以使用氢氟酸溶剂进行吸收零件表面的氢离子、使用硝酸/磷酸去除零件 表面残余的铁污染，也可以使用碱性溶剂进行清洗，清洗过后的零件应当浸在水 中来去除零件表面的残余溶剂（注意：溶剂及水中的铬含量≤10ppm）。 • 经清洗过的钛合金零件，为了防止油脂或指印污染，操作人员或检验人员应当 戴干净的手套进行操作或检验。