劉家濤 張野 柴華

摘要：鈦合金材料作為一種新型輕質合金材料，由于強度高、比強度大、抗腐蝕強、耐熱性能好、無磁、力學能力穩(wěn)定等特點，已在航天器、飛機、輪船、汽車等多種高科技、高精度產品上得到廣泛應用，但是也因為鈦合金材料的實際導熱系數比較低以及硬度高等問題，在對鈦合金材料進行切削和加工期間，具有較大難度。本文主要針對幾種重要的鈦合金加工工藝技術進行分析，為今后高效加工鈦合金材料提供重要依據。

關鍵詞：鈦合金;加工技術;工藝;

1鈦合金

鈦合金是以鈦為基礎加入其他元素組成的合金，由于合金元素的作用而呈現出不同的特性。鈦有兩種同素異晶體：882℃以下為密排六方結構α鈦，882℃以上為體心立方的β鈦。按照α相和β相含量可分為TA類合金（α型和近α型）、TB類合金（β型和近β型）、TC類合金（α+β型），其中，α型鈦合金具有較高的耐熱性和可焊性，β型鈦合金具有較高的室溫強度和冷成形性，α+β型鈦合金具有較好的綜合性能。由于鈦合金合金元素種類多、含量差異大，產品加工抗力大，加工溫度范圍窄、生產難度大、產品技術含量高等特點，因此，鈦合金的研究開發(fā)已成為鈦行業(yè)的重點方向。

2鈦合金加工工藝技術

2.1磨削加工技術

鈦合金自身的化學活性比較大，在300℃、500℃、600℃的溫度狀況下，鈦合金材料會與氫、氧、氮等物質產生相應的化學反應，如形成脆硬層表面，硬化程度能夠達到20%-30%。目前新型的鈦合金長時間在溫度比較高的狀況下進行加工，其實際強度要遠高于鋁合金材料。在對鈦合金材料進行磨削期間，磨削液自身就要具有較強的冷卻性能，降低實際磨削的溫度，這樣就能夠加工出質量好、性能強的鈦合金材料。一旦磨削的溫度過高，極易使鈦合金材料出現燒傷或是裂紋的現象。需要注意的是要合理選擇磨削砂輪，要選擇砂輪黏附小、磨損程度低、磨削溫度低的磨削砂輪。目前我國鈦合金磨削技術水平在逐步提升，鈦合金加工效率顯著提升，不僅能夠在完成磨削工作之后，增強鈦合金表面的光潔度，同時也能夠增強其完整性?；诖?，就要選擇較軟硬度或是中等硬度的大氣孔砂輪作為主要的磨削砂輪。

2.2深孔鉆削加工技術

深孔鉆削屬于一種比較特殊的金屬切削加工方法，在機械加工中占有很重要的地位。由于長徑比較大，深孔鉆削存在切削熱不易散出、切屑不易排出和鉆削系統(tǒng)剛性差等缺點，刀具耐用度與加工效率極低。因此，對其進行有效的切削是機械加工的難點。槍鉆是深孔鉆削的高效刀具，能有效解決鈦合金的深孔加工問題。鈦合金的深孔鉆削加工，需要保證在較高的溫度中進行，這就導致刀具的磨損程度加重，主要有粘結磨損和擴散磨損等，在很大程度上縮短了刀具的使用時間，降低了刀具的耐久性。此外，深孔鉆削還存在著導向的問題，這是因為深孔具有較大的長徑比，而且對鉆桿的長度和粗細程度也有要求，如果較細，則容易產生振動，使得鉆孔的導向出現偏斜現象，進而對整個工藝效果都造成直接影響。

2.3鈦合金銑削加工技術

鈦屬于結構金屬的范疇，是一種新型結構材料，甚至還有一些高強度的鈦合金強度，已經遠遠超過了多種合金結構鋼的實際強度?，F階段我國高強度鈦合金超塑成形技術具有良好的發(fā)展前景，主要體現在氣壓成形打等溫鍛造和真空成形法兩方面內容上。一是合理選擇道具，即便鈦合金在我國航空航天以及石油化工等生產領域被充分運用，但是實際在數控加工鈦合金期間，其切削效率就比較差、刀具的耐磨性也比較差等。因此，為了能夠更加高效率和高質量的加工鈦材料，就要合理選擇刀具。如要格外注重切削力輸出的機床性能，同時還要綜合考慮切削刀具的切削刃與工件接觸位置的具體特點等。實際上鈦合金專用的銑刀非常鋒利，對光潔度以及剛性的要求都比較高，也正是因為如此，鈦合金銑刀的螺旋角、刃數、刃長都與其他的加工刀具有所區(qū)別。不僅如此，還要充分考慮兩刃、三刃、四刃等因素，需要圍繞被切削的材料和銑削的具體方法進行選擇。二是鈦合金銑削加工技術要點內容，刀具自身是否具備較強的刃磨質量，對于能否提升耐用度具有直接關聯。如硬質合金刀具比較適用于金剛石砂輪刃磨，在實際落實切削工作期間，刃口始終都要處于鋒利的狀態(tài)，最大程度上避免產生缺口的現象。要在對刀具進行刃磨之后再進行研磨，這樣有助于提升其實際耐用度。在此期間，技術人員要做好眼睛防護工作，重點檢查砂輪是否存在松動、裂紋等現象，切忌出現砂輪轉速超限的現象等。在合理運用鈦合金銑削加工技術之后，不難發(fā)現細晶粒非涂層刀片牌號比較適用于鈦金屬加工，而現階段PVD鈦涂層的刀牌號的實際性能在逐步改進和完善。

2.4切削加工技術

如果將鈦合金按照金屬組織實際分為a相、b相、a+b相，并分別以TA、TB、TC來代表其具體的牌號和類型。鈦合金的彈性模數比較小，像TC4的實際彈性模量E=110GPa，僅為鋼的一半。這樣不可避免的會因為切削力而產生被加工件彈性變形大的現象，進而就會降低工件的實際精度。在面對此種問題期間就要逐步優(yōu)化和改善加工系統(tǒng)的剛性，對于工件而言也要對其牢固裝夾（如圖1所示），進而將刀具對工件支承點的實際刀矩縮短到最小范圍內。切削加工鈦合金要選擇具有剛性強、功率大、變速范圍大等多種特點的機床，這樣就能夠更好的調節(jié)實際切削參數。在實際落實切削鈦合金工作之前，要提前調整好機床導軌間隙，可以單獨的使用其中一個方向對其進行加工。如可以將另外一個方向的螺母進行鎖緊，這樣能夠防止機床產生嚴重的震動。此外，在選擇刀具期間要選擇抗磨損性能強的道具，在實際切削鈦合金期間要從降低切削溫度、減少粘結等方面內容入手，進而選擇紅硬性強、導熱性能強的刀具。

3結束語

鈦合金具有極高的強度、較小的密度、抗腐蝕等優(yōu)勢，成為我國高級設備零件制造的主要材料。但是，我國在鈦合金的加工工作中還有許多困難，因此工作人員需要對鈦合金的加工方式不斷進行革新與完善，創(chuàng)新技術。同時，在鈦合金加工中，要科學改善刀具，并合理選擇刀具，從而提升鈦合金的加工進度和制造零件安全與質量。

參考文獻

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