安徽钛合金锻造锻造工艺与加工诀窍

2019-11-05 14:18:47
合肥金属锻造

  钛合金和钛合金由于其优良的耐蚀性和综合力学性能,广泛应用于各种领域。综述了国内外钛合金和钛合金材料的研究现状、研究进展及应用情况,钛及钛合金锻造加工方法作了详细介绍,指出了各种成型方法的优缺点。本文对钛及钛合金锻造的方法进行了阐述,并提出了各方法在钛产品生产中的发展方向。那么小编今天给大家介绍一下关于钛合金锻造锻造工艺与加工诀窍。

  【安徽钛合金锻造锻造工艺】

  锻压是利用金属的塑性,使胚料在工具的冲击或压力作用下,获得具有一定形状和组织性能的塑性成形的过程。锻压生产的优越性在于,它不但能获得机械零件的形状,而且能改善材料内部的组织,提高机械零件的力学性能。

  1、自由锻

  自由锻一般是在没有模腔的两个平模或型模之间进行的。自由锻使用的工具形状简单、灵活性大、制造周期短、成本低。但是,劳动强度大,操作困难,生产率低,锻件的质量不高,加工余量大。因此,它仅适于对制件性能没有特殊要求,且件数不多的情况下采用。

  2、开式模锻(有毛边模锻)

  坯料在两块刻有模腔的模块间变形,锻件被限制在模腔内部,多余的金属从两块模具之间窄缝中流出,在锻件四周形成毛边。在模具和四周毛边阻力作用下,金属被迫压成模腔的形状。

  3、闭式模锻(无毛边模锻)

  闭式模锻过程中,没有与模具运动方向垂直的横向毛边形成。闭式锻模的模腔有两个作用:一是用来给毛坯成形,二是用来导向。

  4、挤压模锻

  利用挤压法模锻,有正挤模锻和反挤模锻两种。挤压模锻可以制造各种空心和实心制件,可以获得几何尺寸精度高、内部组织更致密的锻件。

  5、多向模锻

  在多向模锻机上进行。多向模锻机除了有垂直冲孔注塞之外,还有两个水平柱塞,它的顶出器也可以用来冲孔,该顶出器的压力比普通液压机的顶出器的压力要大。多向模锻时,滑块从垂直和水平两个方向交替联合地作用到工件上,用一个或多个穿孔冲头使金属从模腔中心向外流动,以达到充满模腔的目的。在桶形件的分模线上没有特殊锻件的毛边。

  6、分部模锻

  为了能在现有的液压上锻出大型整体锻件,可采用分段模锻、垫板模锻等分部模锻法。分部模锻法的特点是对锻件逐段加工,每次加工一个部位,因此所需设备吨位可以很小。一般说来,采用这种方法可以在中型液压机上加工出特大锻件。

  7、等温模锻

  锻造前,把模具加热到毛坯的锻造温度,并且在整个模锻过程中模具和毛坯温度保持一致,这样可以在小变形力的作用下获得大变形量。等温模锻和等温超塑模锻很相似,所不同的是,后者在模锻前,毛坯需经过超塑处理[i],使之具有等轴晶粒[ii]。

  钛合金的锻造工艺广泛应用于航空、航天制造业(等温模锻工艺已用于生产发动机的零件和飞机结构件上),也越来越受到汽车、电力和舰船等工业部门的欢迎。

  目前钛材料的使用成本较高,很多民用领域并未充分认识到钛合金的魅力。随着科学的不断进步,钛和钛合金产品技术的制备将越来越简单,加工成本越来越低,钛和钛合金产品的魅力将在更广的领域中凸显出来。

  【安徽钛合金锻造锻造加工诀窍】

  圆刀片铣刀适用于铣削钛金属,因为它们的主偏角可适当变化。只要为这些铣刀配备专用刀片并应用正确的切削参数,一般情况下就能提高稳定性和总体性能。每齿进给量应设定最小值,这一点至关重要。

  ---钛合金铣削需要合适条件

  与其他大多数金属材料加工相比,钛加工不仅要求更高,而且限制更多。这是因为钛合金所具有的冶金特性和材料属性可能会对切削作用和材料本身产生严重影响。但是,如果选择适当的刀具并正确加以使用,并且按照钛加工要求将机床和配置优化到状态,那么就完全可以满足这些要求,并获得令人满意的高性能和完美结果。传统钛金属加工过程中碰到的许多问题并非不可避免,只要克服钛属性对加工过程的影响,就能取得成功。

  钛的各种属性使之成为具有强大吸引力的零件材料,但其中许多属性同时也影响着它的可加工性。钛具备优良的强度-重量比,其密度通常仅为钢的60%。钛的弹性系数比钢低,因此质地更坚硬,挠曲度更好。钛的耐侵蚀性也优于不锈钢,而且导热性低。这些属性意味着钛金属在加工过程中会产生较高和较集中的切削力。它容易产生振动而导致切削时出现震颤;并且,它在切削时还容易与切削刀具材料发生反应,从而加剧月牙洼磨损。此外,它的导热性差,由于热主要集中在切削区,因此加工钛金属的刀具必须具备高热硬度。

  稳定性是成功的关键所在

  某些机加工车间发现钛金属难以有效加工,但这种观点并不代表现代加工方法和刀具的发展趋势。之所以困难,部分是因为钛金属加工是新兴工艺,缺少可借鉴的经验。此外,困难通常与期望值及操作者的经验相关,特别是有些人已经习惯了铸铁或低合金钢等材料的加工方式,这些材料的加工要求一般很低。相比之下,加工钛金属似乎更困难些,因为加工时不能采用同样的刀具和相同的速率,并且刀具的寿命也不同。即便与某些不锈钢相比,钛金属加工的难度也仍然要高。我们固然可以说,加工钛金属必须采取不同的切削速度和进给量以及一定的预防措施。其实与大多数材料相比,钛金属也是一种完全可直接加工的材料。只要钛工件稳定,装夹牢固,机床的选择正确,动力合适,工况良好,并且配备具有具悬伸的ISO50主轴,则所有问题都会迎刃而解——只要切削刀具正确的话。

  但在实际铣削加工中,钛金属加工所需的条件不容易全部满足,因为理想的稳定条件并不总是具备。此外,许多钛零件的形状复杂,可能包含许多细密或深长的型腔、薄壁、斜面和薄托座。要想成功加工这样的零件,就需要使用大悬伸、小直径刀具,这都会影响刀具稳定性。在加工钛金属时,往往更容易出现潜在的稳定性问题。

  必须考虑振动和热

  非理想环境还包含其它因素,其中之一就是,大多数机床目前装配的是IS040主轴。如果高强度地使用机床,就无法长时间保持新刀状态。此外,如果零件结构较复杂的话,通常就不易有效夹紧。当然挑战还不止于此,切削工序有时必须用于全槽铣、侧削或轮廓铣削,所有这些都有可能(但并非必定)产生振动及形成较差的切削条件。重要的是,在设定机床时,必须始终注意提高稳定性以避免振动趋势。振动会造成刀刃崩碎、刀片损坏并产生不可预见和不一致的结果。一种改进措施便是采用多级夹紧,使零件更靠近主轴以有助于抵消振动。

  由于钛金属在高温下仍能保持其硬度和强度,因而切削刃会遭遇高作用力和应力,再加上切削区中产生的高热,就意味着很可能出现加工硬化,这会导致某些问题产生,特别是不利于后续切削工序。因此,选择可转位刀片牌号和槽形是加工能否取得成功的关键。过去的历史证明,细晶粒非涂层刀片牌号非常适用于钛金属加工;如今,具有PVD钛涂层的刀片牌号更可大大改进性能。

  精度、条件和正确的切削参数

  刀具轴向和径向上的跳动精度也很重要。例如,如果未将刀片正确地安装到铣刀中,则铣刀周围的切削刃会迅速损坏。在切削钛金属时,其它一些因素,例如刀具制造公差不良、磨损和刀具受损、刀柄有缺陷或质量差、机床主轴磨损等等,都会在很大程度上影响到刀具寿命。观察结果表明,在所有加工表现不佳的案例中,80%都是由这些因素所造成。尽管大多数人喜欢选用正前角槽形刀具,但事实上稍带负前角槽形的刀具能以更高的进给去除材料,并且每齿进给量可达0.5mm。但是这同时也意味着必须保持稳定状态,即机床应非常坚固,且装夹应极其稳定。

  除进行插铣(最好使用圆刀片)之外,应尽量避免使用90主偏角,这样做通常有助于提高稳定性和获得总体性能,当在浅切深下使用时尤应如此,在进行深腔铣时,一种值得推荐的做法是通过刀具接柄而使用长度可变的刀具,而不是在整个工序中使用单一长度的长刀具。

  调整切削参数以克服因降低每齿进给量而引起的振动是传统的解决方法,但这种方法并不恰当,因为它会对刀具寿命和切削性能产生灾难性影响。可转位刀片需要一定量的切削刃倒圆,以增加切削刃强度和获得更好的涂层粘附力。

  在铣削钛金属时,要求刀具至少以最小的进给量工作——通常为每齿0.1mm。如果扔有振动趋势,则刀片损坏或刀具寿命缩短问题将不可避免。可能的解决方法包括计算每齿进给量,并确保它至少为0.1mm。

  另外也可降低主轴转速,以达到最初的进给率。如果使用最小的每齿进给量,而主轴转速却不正确,则对刀具寿命的影响可高达95%。降低主轴转速通常可提高刀具寿命。

  一旦确立了稳定工况,就可相应地提高主轴转速和进给量来获得性能。另一种做法是从铣刀中取出一些刀片或选择含刀片较少的铣刀。

  【安徽钛合金锻造锻造厂家】

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