
钛合金加工件因强度高、耐腐蚀性强、耐高温、生物相容性好,广泛用于航空航天、军工、医疗、高端机械、海洋工程等领域,但它也是典型的难加工材料,加工难度远高于普通钢材、铝合金。
仅为钢材的1/5~1/7、铝合金的1/15,切削时热量无法通过工件、切屑快速传导,90%以上热量集中在刀尖和切削区,极易导致刀具烧损、崩刃,工件表面烧伤、变形。
高温下(400℃)极易与空气中的氧、氮、氢反应,生成硬脆的氧化层、氮化层,不仅加剧刀具磨损,还会让工件表面产生硬脆层,降低力学性能;同时易与刀具材料(如硬质合金中的钴、钨)发生亲和反应,产生粘刀、刀瘤,破坏切削过程。
弹性模量约为钢材的1/2,切削时工件受切削力易产生弹性变形,刀具离开后工件回弹,导致已加工表面与刀具后刀面剧烈摩擦,加剧刀具磨损,还易引发振动、尺寸超差。
钛合金强度高(常温强度接近中碳钢,高温强度远超普通钢),切削时塑性变形大,切削力比加工45号钢高20%~30%;且加工过程中产生的加工硬化层极硬,后续切削会进一步硬化,易导致刀具崩刃、工件表面裂纹。
塑性好但切屑不易折断,易形成长带状切屑,缠绕刀具、刮伤工件表面,同时堵塞排屑槽,加剧热量积聚。
刀具寿命极短:高温、粘刀、硬化、摩擦共同作用,硬质合金刀具磨损速度是加工钢材的数倍,高速钢刀具几乎无法胜任精加工。
尺寸精度与表面质量难控制:回弹、振动、加工硬化易导致尺寸超差、表面粗糙度差(Ra值难达标),薄壁件、细长件易变形。
切削参数受限:为控制温度和刀具磨损,切削速度远低于普通钢材,加工效率低。
工艺要求严苛:需严格控制切削温度、冷却方式、装夹方式,否则易出现工件氧化、变形、裂纹。
解决:降低Vc、增大进给/冷却流量、修磨刀口、选用抗冲击刀具牌号,避免中途停顿。