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钛零件加工 难点及冲压、CNC加工解决方案

文章出处:五金制品厂责任编辑:yaxun88作者:康鼎金属人气: 发表时间:2018-07-28 15:31 字体大小:【
钛合金比铝合金更难加工,是迄今用得最多的材料。这种材料的化学反应性很强,导致加工期间切屑被熔化在切削刃上。因为材料的热传导率差,所以切削刃处的温度急剧上升。这导致切屑的状况极其恶劣,磨性也特别大。最小的弹性模量导致工件弯曲。加上材料固化在刃口区域,因此即使是低切削速度,也会缩短刀具刃口的使用寿命。

  刀具成本在很大程度上取决于对零件、材料及工艺的需求。减小壁厚可导致零件变得极不稳定,于是加工的重中之重是考虑机床的稳定性和夹紧稳定性。使用适当的冷却液策略,也对刀具使用寿命有严重影响。瓦尔特持续研发刀具系统,旨在缩短加工时间。硬质合金基体、新涂层技术以及切削刀具的宏观槽形和微观槽形此时起着十分重要的作用。但是,通过与CAD/CAM专家通力合作,加工策略还可进一步优化。

HDC Ti38

  这一切使得当今钛合金精加工和粗加工的高性能切削(HPC)和强动力切削(HDC)皆有可能。Walter Prototyp Ti38 Z6-10的强力铣削和创新的新涂层,可达到140m/min的切削速度。多达10齿的多齿解决方案,可使进给量在小接触宽度时增加50%。与传统解决方案相比,这些整体硬质合金刀具解决方案可增加金属去除率50%。

涂层决定寿命

  新研发的基体和涂层技术的实例是Walter Prototyp Ti系列整体硬质合金的PVD基涂层(物理气相沉积)。与传统的ANC涂层(氮化铬铝)相比,这种涂层可大大延长刀具使用寿命 - 延长100%以上。例如,在使用Prototyp HPC Ti40进行半精加工和精加工由抗拉强度为1250 N/mm²的3.7164钛合金制成的窗框时,刀具使用寿命延长154%,即从原来的175分钟延长到444分钟。使用Prototyp HDC Ti38 L进行精加工,外廓可使刀具使用寿命延长116%。速度增加25%,且加工量增加23%。

  其它创新技术是可转位刀片切屑刀具材料WSM45X的CVD涂层技术,这种技术可用于Walter BLAXX M3255玉米铣刀。涂层相当于一层热保护层,切削速度可达65米每分,且刀具刃口使用寿命可延长到130分钟。这使得钛合金结构件的刀具使用寿命翻番,这些加工工序通常是满槽铣和顺铣的组合,其中切削速度为45米每分,进给量0.12毫米。另一种选项是,切削速度增加到65米每分,刀具使用寿命保持恒定,约60分钟。采用PCD(聚晶金刚石)切削刃,还可进行精铣,这是已知最硬的材料。
钛合金机械抛光

1.机械抛光

机械抛光是靠切削或使材料表面发生塑性变形而去掉工件表面凸出部得到平滑面的抛光方法,一般使用油石条、羊毛轮、砂纸等,以手工操作为主,表面质量要求高的可采用超精研抛的方法。超精研抛是采用特制的磨具,在含有磨料的研抛液中,紧压在工件被加工表面上,作高速旋转运动。利用该技术可达到Ra0.008 μm的表面粗糙度,是各种抛光方法中表面粗糙度最好的。光学镜片模具常采用这种方法。机械抛光是模具抛光的主要方法。

钛合金化学抛光
2.化学抛光

化学抛光是材料在化学介质中让表面微观凸出的部分较凹部分优先溶解,从而得到平滑面。该方法可以抛光形状复杂的工件,可以同时抛光很多工件,效率高。化学抛光得到的表面粗糙度一般为Ra10 μm。

钛合金电解抛光
3.电解抛光

电解抛光基本原理与化学抛光相同,即靠选择性溶解材料表面微小凸出部分,使表面光滑。与化学抛光相比,它可消除阴极反应的影响,效果较好。

4.超声波抛光

超声抛光是利用工具断面作超声波振动,通过磨料悬浮液抛光脆硬材料的一种加工方法。将工件放入磨料悬浮液中并一起置于超声波场中,依靠超声波的振荡作用,使磨料在工件表面磨削抛光。超声波加工宏观力小,不会引起工件变形,但工装制作和安装较困难。

5.流体抛光

流体抛光是依靠流动的液体及其携带的磨粒冲刷工件表面达到抛光的目的。流体动力研磨是由液压驱动,介质主要采用在较低压力下流过性好的特殊化合物(聚合物状物质)并掺入磨料制成,磨料可采用碳化硅粉末。

钛合金磁研磨抛光
6.磁研磨抛光

磁研磨抛光是利用磁性磨料在磁场作用下形成磨料刷,对工件磨削加工。这种方法加工效率高,质量好,加工条件容易控制。采用合适的磨料,加工的表面粗糙度可达到Ra0.1 μm。

7.电火花超声复合抛光

 为了提高表面粗糙度Ra为1.6 μm以上工件的抛光速度,采用超声波与专用的高频窄脉冲高峰值电流的脉冲电源进行复合抛光,由超声振动和电脉冲的腐蚀同时作用于工件表面,迅速降低其表面粗糙度,这对经车、铣、电火花及线切割等工艺加工后的模具粗糙表面抛光效果明显,十分有效。

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