鈦及鈦合金加工性能-----切削、磨削、擠壓

1、切削加工性能    

由于鈦合金彈性模量低，切削加工時(shí)工件回彈大，容易造成刀具后刀面磨損的加劇和工件變形；鈦合金高溫時(shí)化學(xué)活性很高，容易與空氣中的氫、氧等氣體雜質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成硬化層，同時(shí)進(jìn)一步加劇了刀具的磨損；鈦合金切削加工中，工件材料極易與刀具表面粘結(jié)，加上很高的切削溫度，所以刀具易于產(chǎn)生擴(kuò)散磨損和粘結(jié)磨損。    

鈦合金強(qiáng)度高、硬度大，所以要求加工設(shè)備功率大，模具、刀具應(yīng)有較高的強(qiáng)度和硬度。切削加工時(shí)，切屑與前刀面接觸面積小，刀尖應(yīng)力大。與45鋼相比，鈦合金的切削力雖然只有其2/3—3/4，可是切屑與前刀面的接觸面積卻更小（只有45鋼的1/2—2/3），所以刀具切削刃承受的應(yīng)力反而更大，刀尖或切削刃容易磨損；鈦合金摩擦因數(shù)大，而熱導(dǎo)率低（分別僅為鐵和鋁的1/4和1/16）；刀具與切屑的接觸長度短，切削熱積聚于切削刃附近的小面積內(nèi)而不易散發(fā)，這些因素使得鈦合金的切削溫度很高，造成刀具磨損加快并影響加工質(zhì)量。   

2、磨削加工性能

鈦合金強(qiáng)度高、韌性大，使磨削時(shí)磨屑不易分離、磨削力增大、磨削功耗相應(yīng)增加。鈦合金熱導(dǎo)率低、比熱小、磨削時(shí)熱傳導(dǎo)慢，致使熱量積聚在磨削弧區(qū)，造成磨削區(qū)溫度急劇升高。鈦合金化學(xué)性質(zhì)活潑、在高溫下易與磨料親和并粘附，堵塞砂輪，導(dǎo)致砂輪磨損加劇，磨削性能降低，磨削精度不易保證。砂輪磨損同時(shí)也增大了砂輪與工件之間的接觸面積，致使散熱條件惡化，磨削區(qū)溫度急劇升高，在磨削表面層形成較大的熱應(yīng)力，造成工件的局部燒傷，產(chǎn)生磨削裂紋。    

3、擠壓加工性能    

因鈦及鈦合金的變形熱效應(yīng)較大，導(dǎo)熱性較差，故在擠壓變形時(shí)還要特別注意防止過熱現(xiàn)象。鈦合金的擠壓過程比鋁合金、銅合金、甚至鋼的擠壓過程更為復(fù)雜，這是由鈦合金特殊物理化學(xué)性能所決定的。鈦合金在常規(guī)熱反擠成形時(shí)，模具溫度低，與模具接觸的坯料表面溫度迅速下降，而坯料內(nèi)部因變形熱而溫度升高。   

 對鈦及鈦合金進(jìn)行擠壓加工時(shí)，要求擠壓溫度高，擠壓速度快，以防溫降過快，同時(shí)應(yīng)盡量縮短高\(yùn)溫坯錠與模具的接觸時(shí)間。因此擠壓模具應(yīng)選用新型耐熱模具材料，坯錠由加熱爐到擠壓筒的輸送速度也要快。鑒于在加熱和擠壓過程中金屬易被氣體污染，故還應(yīng)采用適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施。擠壓時(shí)應(yīng)選擇合適的潤滑劑，以防粘結(jié)模具，如采用包套擠壓和玻璃潤滑擠壓。    

由于鈦合金熱導(dǎo)率低，表層溫度下降后，內(nèi)層坯料熱量不能及時(shí)傳輸?shù)奖韺友a(bǔ)充，會(huì)出現(xiàn)表面硬化層，而使得變形難以繼續(xù)進(jìn)行。同時(shí)，表層與內(nèi)層會(huì)產(chǎn)生很大的溫度梯度，即使能成形，也容易造成變形和組織不均勻。