在過(guò)去的幾年里，鈦合金 和高溫合金在航空航天工業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)變得很普及，特別是在渦輪葉片、壓縮機(jī)和框架零件。在材料的優(yōu)勢(shì)得到廣泛認(rèn)可后，現(xiàn)在已經(jīng)延伸到汽車、醫(yī)藥、化工、小零件等工業(yè)領(lǐng)域。隨著鈦合金的出現(xiàn)，高溫合金在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，這種難加工材料的加工已經(jīng)成為人們非常關(guān)注的問(wèn)題。
高強(qiáng)度/重量比使鈦具有很高的耐久性。與合金鋼和鑄鐵相比，鈦具有更好的強(qiáng)度、韌性和延展性。此外，鈦在機(jī)械零件上還具有抗氧化和耐腐蝕兩項(xiàng)重要性能。盡管有上述優(yōu)點(diǎn)，但其在處理上的困難是令人望而卻步的。
同樣的問(wèn)題也出現(xiàn)在高溫合金的加工過(guò)程中。鈦切削加工的難點(diǎn)在于切削力高的局部高溫。由于局部高溫，剪刃會(huì)受到破壞，主要表現(xiàn)為剝落和變形。
雖然在加工相同硬度的工件時(shí)，鈦的切削力比鋼的切削力高不了多少，但鈦合金的加工過(guò)程較為復(fù)雜和困難，具體如下:
鈦的低導(dǎo)熱性使得大部分切割產(chǎn)生的熱量都停留在工具的尖端。在車削過(guò)程中，零件表面會(huì)發(fā)生加工硬化，影響零件表面鈦含量的均勻性，降低疲勞強(qiáng)度，降低零件幾何尺寸的精度。在非常罕見(jiàn)的情況下，切割的熱量甚至?xí)鸹鸹?。在重加工過(guò)程中，鈦的低彈性模量會(huì)引起變形和振動(dòng)。
此外，根據(jù)其化學(xué)性質(zhì)，鈦具有與刀具材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)，這種化學(xué)反應(yīng)會(huì)加速新月形環(huán)形山的形成。
在正常情況下，刀具的磨損表現(xiàn)為邊界磨損和累積邊磨損。邊界磨損沿切削刃發(fā)生，同時(shí)發(fā)生在刀翼面和前刀面，并隨切削深度變化。
鑄件、鍛件經(jīng)過(guò)熱處理后，由于前一工藝所造成的表面硬化層也是造成葉片磨損的原因之一。刃口的局部溫度往往超過(guò)800℃，導(dǎo)致葉片材料與工件材料之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和物理擴(kuò)散，最終導(dǎo)致邊界磨損。
另一種情況是在加工過(guò)程中，當(dāng)?shù)毒吲c工件的接觸面達(dá)到一定溫度，壓力較大時(shí)，在冷焊的作用下，工件材料附著在前角面上形成組合邊。形成的邊緣繼續(xù)形成并從刀片上脫落。每一次剝落都會(huì)同時(shí)剝落刀片上的部分合金材料，加速刀具的磨損。
在實(shí)際加工中，ISCAR的解決方案是:
1. 刀片涂層:ISCAR強(qiáng)烈推薦使用超細(xì)基體TiAIN PVD涂層來(lái)處理鈦合金和高溫合金。PVD所帶來(lái)的薄而光滑的涂層表面和基體與基體之間的強(qiáng)附著力，提高了工具抗剝落和新月形火山口的能力。因此PVD涂層使葉片具有更好的耐磨性、化學(xué)穩(wěn)定性和抗蜂擁性能。
2. 單靠涂裝是不能解決加工問(wèn)題的，需要一個(gè)正確的加工方案:
1. 采用大前角刀具，有效減少切削力和切削熱，同時(shí)工件尺寸偏差最小;
2. 恒定進(jìn)給是有效防止工件表面加工硬化的一種有效方法。
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