钛合金材料磨削技巧

2020-05-16

钛合金材料磨削技巧


TC4钛合金的加工是非常困难的。钛及钛合金的综合工艺在晶体结构、物理性能和化学性能方面与钢、铝合金和许多重金属有很大的不同。合金是一种不容易加工的金属。


钛合金材料磨削技术- ptj数控机加工车间
钛合金材料磨削技能。-PTJ数控加工商店


  • (1)由于其化学成分的不稳定性。TC4钛合金将经历化学反应和氧、氮在热变形,甚至用一些含氧气体,氧化反应将产生规模附着在工件表面,如果温度高,达到900℃以上的时候,天平附着在工件表面将产生尺度,因此,氧和氮元素很可能渗透到金属表面,最终形成一个getter层。该吸气层具有较高的硬度和较低的塑性。
  • (2)渗碳体在金相组织中的性能属于复合Fe-C化合物,维氏硬度可高达HV1100,但冲击韧性几乎为零。
  • (3)热导率不高:如果钛合金的热导率与其它合金如铝合金相比,它大约只有该铝合金的1/15至约的钢的1/5。铝合金和钢相比,热导率和钛合金的热导率要低得多,大约只有铝合金的1/15,以及约钢的2/7。在某些钛合金部件的表面加工质量的影响比较大。

在钛合金磨削遇到的主要问题

  • (1)砂轮的接合问题是严重的。钛合金附着在磨削轮的表面上,并且接合表面层是一样的烟雾。主要的原因是在于粘合性材料在研磨过程中脱落。这将导致磨料颗粒与骨折,这将最终严重破坏砂轮沿脱落。
  • (2)所述的研磨力是较大的和研磨温度较高。在单个磨料颗粒的磨削试验中,人们发现,磨削钛合金时,较大比例的滑动过程中,和磨料颗粒的接触时间和工件很短,在此期间,非常剧烈的摩擦和暴力弹性和塑性变形,则钛合金磨掉成芯片,其产生大量的磨削热,此时的研磨温度可以达到几乎1500℃。
  • (3)磨削会产生分层挤压屑,主要原因是复杂变形。采用白色刚玉砂轮(WA60KV)研磨45钢时,多形成带状碎块;采用绿色碳化硅砂轮(GC46KV)研磨钛合金时,多形成层状碎块。
  • (4)在高温条件下,的化学活性加工TC4钛合金合金是相当活跃,并且很容易与空气中的氧,氮,氢和其他元素结合形成以形成脆性和剧烈反应硬,例如二氧化钛,氮化钛,钛氢化物变质层,这导致了降低TC4的可塑性。
  • (5)在钛合金的磨削过程中,会受到一些难题的影响,主要是因为传递到工件上的磨削热难以出口,工件容易变形、烧焦,甚至出现一些裂纹。因此,工件的表面就会有不同程度的粗糙度。

解决方案

解决磨痕和裂纹的抑制措施

用砂轮加工TC4钛合金时,有一些问题。更严重的问题是粘连。由于高的速度,研磨力和温度相对较高,这将燃烧表面并产生裂纹。仁晶鑫和其他人也做了一些实验研究,以减少加工过程中,例如烧伤和裂纹。他们认为,较软砂轮,可使用诸如代替刚玉砂轮,而不是碳化硅或铈碳化硅砂轮,刚玉砂轮树脂粘合性,而前者使用陶瓷的粘附性。另外要注意的提高数控加工参数,例如砂轮的速度不能太快,实验分析不能超过20米/秒,磨削深度不能太多,不能超过0.02毫米。在每一分钟内,磨削液不仅要很好地散热,还要强调其润滑作用,能有效地抑制粘滞现象的发生。如果是干磨,可将润滑剂浸渍在浸渍了固体润滑剂的砂轮上。

在钛合金磨削砂轮粘结现象及其抑制措施

因为在钛合金的磨削过程,通常会有一个更高的磨削温度和较大的法向力,所以会发生严重的塑性变形钛合金的磨削区,磨料和金属之间的吸附效应引起的化学或化学吸附;被磨金属向磨料颗粒转移的原因是剪切力的影响,导致砂轮粘接。最后磨粒断裂,当磨削力超过磨粒之间的结合力时,磨粒与结合点会从砂轮上脱落。

高速和高效率的磨削

有学者对TC4钛合金材料进行了高速高效磨削。分析了磨削量对单位面积磨削力和比磨削能的影响规律。当砂轮相对于砂轮的线速度增大时,单位面积磨削力显著减小。而当工作台转速和磨削深度增大时,单位面积磨削力增大。当砂轮的线速度增大时,比磨削能增大,而当工作台速度vw和磨削深度ap增大时,比磨削能减小。


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