钛合金切削质量的影响因素与改进措施.docx
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1、钛合金切削质量的影响因素与改进措施从大气、材料性能和含碳量三方面因素对钛合金切削性能进行分析,同时针对以上影响因素提出了相应的改进措施,为匕机制造和修理过程中钛合金结构的切削加工奠定了理论和实践基础。钛合金材料具备比强度高、耐高温性好、抗腐蚀等优良的物理、化学性能,被广泛应用于航空航天、石油化工、海洋、能源和交通运输等工业领域。随着现代飞机对隐身性能、抗疲劳性能和高强轻质等性能要求的不断提高,钛合金在飞机制造领域的应用口益广泛,飞机上采用机械加工的零部件所占的比例也相应增加,但基于钛合金本身的物理性质,其切削加工性较差,加工过程中导热性较差,切削时材料黏度较大,导致大量钛合金关键零件、重要零件
2、的切削难度非常大,加工精度不容易保证,因此在飞机制造和修理领域中解决上述钛合金精密切削过程中存在的问题,对突破钛合金机械加工的技术瓶颈至关重要。I、钛合金零件切削加工的影响因素钛合金不同于铝合金、合金钢和镁合金等金属材料,在高速切削情况下,无法保证其加工精度和加工质量。造成其加工难度大的影响因素主要有以下两个方面:一是材料的固有属性;二是航空结构件的特殊性能要求。钛合金材料的固有属性体现在以下三方面:由于钛合金的导热性差,摩擦因数大,导致切削热不易传出,且集中在切削区和切削刃附近的较小区域内。高温下切削刃的硬度降低,造成刀具寿命的缩短,严重时会直接影响加工零件的精度。钛元素化学性质活泼,在30
3、0C以上,钛原子容易与大气中的氢、氧及氮等非金属元素发生强烈的化学反应,形成表面硬化层,在切削热的作用下,该部位温度升高,更容易与空气中的CO二和油脂中的碳元素发生化学反应,当含碳量0.12%时,会形成TiC硬质碳化物,进而加速切削过程中刀具的磨损。钛合金对含钛元素的刀具材料具有十分强烈的化学亲合作用。弹性模量E数值较小,抗拉强度与屈服强度比值较小,进而导致在机械加工过程中刀具会随着工件的转动发生较大的回弹,从而增加了切削摩擦力,加速刀具磨损,影响加工精度。钛合金航空结构件的特殊性要求,主要体现在以下三方面。1)结构熨杂,尺寸较大,切削精度与质量有严格的要求。2)在满足抗拉强度、屈服强度、疲劳
4、强化和弹塑形极限等材料特性的前提下,为了进一步满足S机局部对静载和动载强度的要求,筋板加强结构和薄壁槽腔结构在飞机结构中比较常见,如果采用机械力口工方式进行成形制造,从板料到成品,去除量很大,加工过程也容易产生较大变形,产品精度难以保证。如图1所示为某型飞机TA15钛合金防护栅局部示意图,图2为薄壁槽腔结构示意图。3)加工应力大,易变形,加工尺寸难保证。如图3所示为TC6钛合金长轴类零件图,该零件具有加工成本昂贵、尺寸要求精密、外形夏杂、加工难度大、除屑率高、加工应力大及易变形等特点。产品在加工过程中要考虑应力变形因素的影响,否则极易因变形造成报废。该产品长轴车削加工以及磨削同轴度、城跳动的保
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