鈦合金特性及加工方法是什麽？

1 鈦合金的切削加工性及普遍原則 

鈦合金按金屬組織分為(wei) a相、b相、a＋b相，
分別以TA，TB，，TC
表示其牌號和類型。 
特點及切削加工性 
鈦合金相對一般合金鋼具有以下優(you) 點： 
比強變高：鈦合金密度隻有4.5g/cm3
，比鐵小得多，而其強度與(yu) 普通碳鋼相近。 
機械性能好：鈦合金熔點為(wei) 1660℃，比鐵高，具有較高的熱強度，可在550℃以下工
作，同時在低溫下通常顯示出較好的韌性。 
抗蝕性好：在550℃以下鈦合金表麵易形成致密的氧化膜，故不容易被進一步氧化，
對大氣、海水、蒸汽以及一些酸、堿、鹽介質均有較高的抗蝕能力。 
另一方麵，鈦合金的切削加工性比較差。主要原因為(wei) ： 
導熱性差，致使切削溫度很高，降低了刀具耐用度。 600℃以上溫度時，表麵形成氧化硬層，對刀具有強烈的磨損作用。 塑性低、硬度高，使剪切角增大，切屑與(yu) 前刀麵接觸長度很小，前刀麵上應力很大，刀刃易發生破損。 
彈性模量低，彈性變形大，接近後刀麵處工件表麵回彈量大，所以已加工表麵與(yu) 後刀麵
的接觸麵積大，磨損嚴(yan) 重。 鈦合金切削過程中的這些特點使其加工變得十分困難，導致加工效率低，刀具消耗大。 
切削加工的普遍原則
根據鈦合金的性質和切削過程中的特點，加工時應考慮以下幾個(ge) 方麵： 
盡可能使用硬質合金刀具，如鎢鈷類硬質合金與(yu) 鈦合金化學親(qin) 和力小、導熱性好、強度
也較高。低速下斷續切削時可選用耐衝(chong) 擊的超細晶粒硬質合金，成形和複雜刀具可用高溫性能好的高速鋼。 采用較小的前角和較大的後角以增大切屑與(yu) 前刀麵的接觸長度，減小工件與(yu) 後刀麵的摩擦，刀尖采用圓弧過渡刃以提高強度，避免尖角燒損和崩刃。 要保持刀刃鋒利，以保證排屑流暢，避免粘屑崩刃。 切削速度宜低，以免切削溫度過高；進給量適中，過大易燒刀，過小則因刀刃在加工硬化層中工作而磨損過快；切削深度可較大，使刀尖在硬化層以下工作，有利於(yu) 提高刀具耐用度。 加工時須加冷卻液充分冷卻。 切削鈦合金時吃刀抗力較大，故工藝係統需保證有足夠的剛度。由於(yu) 鈦合金易變形，所以切削夾緊力不能大，特別是在某些精加工工序時，必要時可使用一定的輔助支承。 以上是鈦合金加工時需考慮的普遍原則，事實上，用不同的加工方法時及在不同的條件下存在著不同的矛盾突出點和解決(jue) 問題的側(ce) 重點 
2 鈦合金切削加工的工藝措施
車削 
鈦合金車削易獲得較好的表麵粗糙度，加工硬化不嚴(yan) 重，但切削溫度高，刀具磨損快。
針對這些特點，主要在刀具、切削參數方麵采取以下措施： 
刀具材料：根據工廠現有條件選用YG6，YG8，YG10HT。 
刀具幾何參數：合適的刀具前後角、刀尖磨圓。 
較低的切削速度。 
適中的進給量。 
較深的切削深度。 
選用的具體(ti) 參數見表1 
表1 
車削鈦合金參數表 
工序 
車刀前角go ° 
車刀後角ao ° 
刀尖圓弧半徑re mm 
切削速度v m/min 
切削深度ap mm 
進給量f mm/r 
粗車5 610 1～2 40 3 0.2～0.3 
精車 5 6～10 0.5 60 0.2～0.5 0.1 
此外還須注意以下3點： 
充分冷卻。
車外圓時刀尖不能高於(yu) 工件中心，否則容易紮刀。 
精車及車削薄壁件時，刀具主偏角要大，一般為(wei) 75～90°。 
銑削
鈦合金銑削比車削困難，因為(wei) 銑削是斷續切削，並且切屑易與(yu) 刀刃發生粘結，當粘屑的
刀齒再次切入工件時，粘屑被碰掉並帶走一小塊刀具材料，形成崩刃，極大地降低了刀
具的耐用度。因此對鈦合金銑削采取了
3點措施： 
銑削方式：一般采用順銑。 
刀具材料：高速鋼M42。 
從(cong) 工件裝夾及設備方麵提高工藝係統剛性。 
這裏需要特別指出的是：一般合金鋼的加工均不采用順銑，因機床絲(si) 杠、螺母間隙的影
響，順銑時，銑刀作用在工件上，在進給方向上的分力與(yu) 進給方向相同，易使工件台產(chan)
生間隙性竄動，造成打刀。對順銑而言，刀齒一開始切入就碰到硬皮而導致刀具破損。
但由於(yu) 逆銑切屑是由薄到厚，
在最初切入時刀具易與(yu) 工件發生幹摩擦，
加重刀具的粘屑
和崩刃，就鈦合金而言，後一矛盾顯得更為(wei) 突出。 
此外，為(wei) 使鈦合金順利銑削，還應注意以下幾點： 
相對於(yu) 通用標準銑刀，前角應減小，後角應加大。
銑削速度宜低。
盡量采用尖齒銑刀，避免使用鏟齒銑刀。
刀尖應圓滑轉接。
大量使用切削液。 
為(wei) 提高生產(chan) 效率，
可適當增加銑削深度與(yu) 寬度，
銑削深度一般粗加工為(wei) 1.5～3.0mm，
精加工為(wei) 0.2～0.5mm。
磨削 
磨削鈦合金零件常見的問題是粘屑造成砂輪堵塞以及零件表麵燒傷(shang) 。
其原因是鈦合金的
導熱性差，使磨削區產(chan) 生高溫，從(cong) 而使鈦合金與(yu) 磨料發生粘結、擴散以及強烈的化學反
應。粘屑和砂輪堵塞導致磨削比顯著下降，擴散和化學反應的結果，使工件被磨表麵燒
傷(shang) ，導致零件疲勞強度降低，這在磨削鈦合金鑄件時更為(wei) 明顯。為(wei) 解決(jue) 這一問題，采取
的措施是：
選用合適的砂輪材料：綠碳化矽TL。 
稍低的砂輪硬度：ZR1。 
較粗的砂輪粒度：60。 
稍低的砂輪速度：10～20m/s。 
稍小的進給量。 
用乳化液充分冷卻。 
鑽削
鈦合金鑽削比較困難，
常在加工過程中出現燒刀和斷鑽現象。這主要是由於(yu) 鑽頭刃磨不
良、排屑不及時、冷卻不佳以及工藝係統剛性差等幾方麵原因造成的。因此，在鈦合金
鑽削加工中須注意以下幾點： 
刀具材料：高速鋼
M42，B201或硬質合金。 
合理的鑽頭刃磨：加大頂角、減少外緣前角、增大外緣後角，倒錐加至標準鑽頭的2～3倍。 
勤退刀並及時清除切屑，
注意切屑的形狀和顏色。
如鑽削過程中切屑出現羽狀或顏色變
化時，表明鑽頭已鈍，應及時換刀刃磨。
加足切削液：一般用豆油，必要時可加法國
OLTIP鑽孔攻絲(si) 專(zhuan) 用油。
提高工藝係統剛性：鑽模應固定在工作台上，鑽模引導宜貼近加工表麵，盡量使用短鑽
頭。 
還有一個(ge) 值得注意的問題是：當采取手動進給時，鑽頭不得在孔中不進不退，否則鑽刃
摩擦加工表麵，造成加工硬化，使鑽頭變鈍。 
鉸削 
鈦合金鉸削時刀具磨損不嚴(yan) 重，使用硬質合金和高速鋼鉸刀均可。工廠常用的有
W18Cr4V，M42，YW1，YG8，YG10HT等。使用硬質合金鉸刀時，要采取類似鑽
削的工藝係統剛度，防止鉸刀崩刃。鈦合金鉸孔時出現的主要問題是鉸孔不光，可采取
以下解決(jue) 措施：
用油石修窄鉸刀刃帶寬度，以免刃帶與(yu) 孔壁粘結，但要保證足夠的強度，一般刃寬在
0.1～0.15mm為(wei) 好。 
切削刃與(yu) 校準部分轉接處應為(wei) 光滑圓弧，
磨損後要及時修磨，
並要求各齒圓弧大小一致。 
必要時可加大校準部分倒錐。 
兩(liang) 次鉸削。粗鉸餘(yu) 量
0.1mm，精鉸餘(yu) 量一般小於(yu) 0.05mm。 
主軸轉速60r/min。
鉸完退刀時，手鉸不能反轉退出，機鉸應不停車退出鉸刀。 
攻絲(si)  
鈦合金攻絲(si) ，特別是M6mm
以下的小孔攻絲(si) 相當困難。主要因為(wei) 切屑細小，易與(yu) 刀刃
及工件粘結，造成加工表麵粗糙度值大，扭矩大。攻絲(si) 時絲(si) 錐選用不當及操作不當極易
造成加工硬化，加工效率極低並時有絲(si) 錐折斷現象。其解決(jue) 辦法如下：
優(you) 先選用一絲(si) 到位的跳牙絲(si) 錐，
齒數應較標準絲(si) 錐少，
一般為(wei) 2～3齒。
切削錐角宜大，
錐度部分一般為(wei) 3～4扣螺紋長度。為(wei) 便於(yu) 排屑，還可在切削錐部分磨出負傾(qing) 角。盡量選用短絲(si) 錐以增加絲(si) 錐剛性。絲(si) 錐的倒錐部分應較標準的適當加大，以減少絲(si) 錐與(yu) 工件的摩擦。 
加工螺紋底孔時，先粗鑽再用擴孔鑽擴孔，以減小底孔的加工硬化。對於(yu) 螺距為(wei)
0.7～1.5mm的螺紋，底孔尺寸可加工到國標規定的標準螺紋底孔的上差並允許再加0.1mm。 
如果不受螺孔位置及工件形狀限製，盡量采用機攻，避免手工攻絲(si) 進給不勻、中途停頓
而造成的加工硬化。