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鈦合金材料的磨削鍛造及深孔鉆削加工工藝

發布時間：2021-10-10 06:52:26 瀏覽次數：

引言

鈦合金作為航天行業主要應用的材料之一，其重量輕盈但強度極高，密度為4.51kg/m³。鈦合金材料具備極高的強度，可承受髙溫、防腐蝕等。鈦合金可以進行完美的焊接工作，因此廣泛應用于航天行業。目前，飛機發動機的制造更是合理應用了鈦合金材料。鈦合金材料科學、合理的使用，有效保障了航天行業的安全、快速發展。

1、鈦合金磨削加工技術

鈦合金的性能較為全面，有著極高的穩定性。同時，鈦合金材料有著可塑性與韌性，在熱壓力加工中優勢明顯。

鈦合金與鋼材相比，其強度不相上下，且鈦合金有著極高的抗腐蝕性。鈦合金的密度4.51g/cm³, 確定了其重量輕的特性。在鍛造加工中，鈦合金更可以經受多次鍛打。因此，航天行業對鈦合金材料的應用極為廣泛。飛機的發動機制造要求極高，材料的選擇需要輕重量、高強度與防腐蝕等特性，鈦合金材料完美具備這些特點。此外，在未來戰機的制造中，鈦合金的整體使用，可以極大提高戰機的重量與強度，保障我國軍事力量的強盛。目前，我國鈦合金的種類主要分為三種：α + β 鈦合金、α鈦合金與β鈦合金。

鈦合金的構造主要有碳、氫、氧、氮、硅與鐵等元素。元素之間彼此進行不斷反應，使得元素彼此以間隙形式存在于晶格中，使得鈦合金的強度增加、可塑性降低，嚴重時導致鈦合金的整體素質顯著降低。鈦材料的熔點為1668°C , 沸點高達3400℃, 明顯比鐵與鎳高。所以，鈦的耐熱性較于其他材料優勢明顯。鈦合金可以在500°C 進行長久工作，而新型的鈦合金可以在更高的溫度中長久工作。

鈦合金與鋁合金可在300?350°C 中工作，但鈦合金的強度是鋁合金的10倍。然而，鈦合金在高溫中有著極高的化學性質，當磨削溫度達到一定程度時，鈦會自主形成保護膜，

降低鈦合金的性能，提升鈦合金加工難度，導致鈦合金的加工質量不能符合規定的標準。

2、鈦合金鍛造工藝優化

運用外力將鈦金屬坯料進行加工，全新塑造鈦合金的形狀、尺寸與性能，確保鈦合金性能可以符合一些機械零件的使用要求。對于鍛件與乳制型材中使用的鈦合金，大部分運用變形鈦合金，即合理變形鍛造鈦合金，以保障鈦合金的性能符合各種設備的使用要求。如果鈦合金的使用不進行規范化的變形鍛造，會使鈦合金的各項性能出現問題，導致鈦合金產品的質量存在極大的隱患。

如果要鍛造尺寸較小的鈦合金鍛件，則需要在低溫中進行鈦合鍛造。鈦合金在700°C 以下的鍛造工作，化學反應較低，可以使鈦合金鍛造完成后，鍛件的表面光滑與尺寸準確。在 700℃以下的鈦合金鍛造中，需要工作人員對溫度與潤滑冷卻進行嚴格控制，才能有效保障鍛件的準確度。

鈦合金在900?100℃的鍛造中，可以鍛造一些形狀較為繁瑣的大型鍛件，鍛造出的鍛件同樣具有較高的準確度。

鈦合金在進行熱鍛的過程中，其中心會出現極為強烈的變化。因此，鈦合金的中心溫度最高。工作人員在進行鍛造工作時，要將鈦合金的中心作為鍛造重點，不能連續錘擊鈦合金的中心區域，以保障鈦合金的鍛造質量。

3、鈦合金的深孔鉆削加工工藝

鈦合金的各項性能較為全面，在各行各業有著極為重要的作用。但是，鈦合金加工工序繁瑣，尤其是對鈦合金進行深孔加工工作，阻礙了鈦合金鍛件的質量。鈦合金在進行深孔鉆削工作中，切削過程會產生大量的熱量不能得到有效散發，加之目前我國的切削設備較為落后，導致鈦合金的深孔鉆削工作成為主要難題。

在進行鈦合金切削工作與深孔鉆削工作時，難度極大。槍鉆為深孔鉆削的主要工具之一。在深孔鉆削工作中，工作人員要在較高的溫度下操作，而槍鉆在高溫中會出現極為嚴重的損壞，極大地影響了刀具的使用壽命。目前，我國的深孔鉆削工作還存在極為嚴重的問題，主要原因是鉆桿的長短與粗細不能進行詳細匹配。如果鉆桿過于細小，會使鉆桿振動時鉆孔出現明顯的偏差，使得鈦合金的加工工作質量出現嚴重問題。

4、鈦合金銑削加工

加工鈦合金時需要進行嚴格的操作要求，主要是切削設備不能全面滿足鈦合金加工所需求的特性。鈦合金零件銑削工作中，隨著切削速度的不斷提高，道具出現較高的損害。因為鈦合金的粘性大、強度較高，在切削工作時會產生大量熱量，卻又不能進行有效導熱，使鈦合金的加工工作出現極高的安全隱患。因此，在鈦合金零件的銑削工作中，工作人員要謹記不可以使用過快的速度進行切削。

鈦合金主要應用于高級設備的零件制作，并不是僅僅運用于航天行業，如在許多醫療設備中也同樣有許多鈦合金構件。尤其是一些高級設備的制造企業中，鈦合金的應用更加頻繁。因此，鈦合金的加工困難更為明顯。鈦合金的耐熱性使其可以全面保留本身的硬度與強度，但切削設備的落后以及切削工作時產生的極高溫度，導致鈦合金切削工作會使切削設備出現極高的損壞率，嚴重影響了設備零件的制造。所以，加強切削設備的性能，是鈦合金零件順利制造的基礎。