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標題: 為什么鈦合金邊框是一種難加工材料？ [打印本頁]
作者: panps 時間: 2023-9-19 09:34
標題: 為什么鈦合金邊框是一種難加工材料？
9月13日，蘋果發(fā)布了iPhone15系列手機。值得一提的是，這是鈦合金邊框首次亮相智能手機。
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鈦合金是一種輕質(zhì)、耐腐蝕、強度高的材料，由此應用于智能手機，可以提升手機的整體強度、耐摔性和耐刮擦性。但鈦合金屬于難加工材料，鈦合金邊框的引入，也是CNC技術上的一種挑戰(zhàn)。
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為什么我們認為鈦合金是一種難加工材料？
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01
“熱”是鈦合金難加工的“罪魁禍首”
鈦合金加工時的切削力只是略高于同等硬度的鋼，但是加工鈦合金的物理現(xiàn)象比加工鋼要復雜得多，從而使鈦合金加工面臨巨大的困難。
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大多數(shù)的鈦合金的熱導率很低，只有鋼的1/7，鋁的1/16。因此，在切削鈦合金過程中產(chǎn)生的熱量不會迅速傳遞給工件或被切屑帶走，而集聚在切削區(qū)域，所產(chǎn)生的溫度可高達1000℃以上，使刀具的刃口迅速磨損、崩裂和生成積屑瘤，快速出現(xiàn)磨損的刀刃，又使切削區(qū)域產(chǎn)生更多的熱量，進一步縮短刀具的壽命。
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切削過程中產(chǎn)生的高溫同時破壞了鈦合金零件的表面完整性，導致零件幾何精度下降和出現(xiàn)嚴重減少其疲勞強度的加工硬化現(xiàn)象。
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鈦合金的彈性對零件性能來說可能是有益的，但是在切削過程中，工件的彈性變形是產(chǎn)生振動的重要原因。切削壓力使“彈性”的工件離開刀具和反彈，從而使刀具與工件之間摩擦現(xiàn)象大于切削作用。摩擦過程也會產(chǎn)生熱，加重了鈦合金導熱性不良問題。
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加工薄壁或環(huán)形等易變形零件時，這個問題就更加嚴重，將鈦合金薄壁零件加工到預期的尺寸精度不是一件容易的事。因為隨著工件材料被刀具推開時，薄壁的局部變形已經(jīng)超出彈性范圍而產(chǎn)生塑性變形，切削點的材料強度和硬度明顯增加。此時，按照原先確定的切削速度加工就變得過高，進一步導致刀具急劇磨損。
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02
加工鈦合金的工藝訣竅
在理解鈦合金加工機理的基礎上，加上以往的經(jīng)驗，加工鈦合金的主要工藝訣竅如下：
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(1) 采用正角型幾何形狀的刀片，以減少切削力、切削熱和工件的變形。
(2) 保持恒定的進給以避免工件的硬化，在切削過程中刀具要始終處于進給狀態(tài)，銑削時徑向吃刀量a e應為半徑的30%。
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(3) 采用高壓大流量切削液，以保證加工過程的熱穩(wěn)定性，防止因溫度過高導致工件表面變性和刀具損壞。
(4) 保持刀片刃口鋒利，鈍的刀具是熱集結(jié)和磨損的原因，容易導致刀具失效。
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(5) 盡可能在鈦合金最軟的狀態(tài)加工，因為淬硬后材料變得更難加工，熱處理提高了材料的強度并增加刀片的磨損。
(6) 使用大的刀尖圓弧半徑或倒角切入，盡可能把更多的刀刃進入切削。這可以減少每一點的切削力和熱量，防止局部破損。在銑削鈦合金時，各切削參數(shù)中切削速度對刀具壽命vc的影響最大，徑向吃刀量（銑削深度）ae次之。
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03
從刀片入手解決鈦加工難題
鈦合金加工時出現(xiàn)的刀片溝槽磨損是后面和前面在沿切削深度方向上的局部磨損，它往往是由于前期加工留下的硬化層所造成的。刀具與工件材料在加工溫度超過800℃的化學反應和擴散，也是形成溝槽磨損的原因之一。
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因為在加工過程中，工件的鈦分子在刀片的前面積聚，在高壓高溫下“焊接”到刀刃上，形成積屑瘤。當積屑瘤從刀刃上剝離時，將刀片的硬質(zhì)合金涂層帶走，因此，鈦合金加工需要特殊的刀片材料和幾何形狀。
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04
適合鈦加工的刀具結(jié)構(gòu)
鈦合金加工的焦點是熱，大量高壓切削液要及時準確地噴射到切削刃上，才能夠快速地將熱量移除。市場上有專門用于鈦合金加工的銑刀獨特結(jié)構(gòu)。
作者: sgxap666 時間: 2023-9-19 10:16
好像是說韌性很強，不好加工
作者: 施公子 時間: 2023-9-19 10:26
8 G" s: E) ?* L* B& ^# h4 d就是費刀子/ [& k. ?8 \% x9 ~( i5 [1 N! e9 P
作者: 加肥貓devil 時間: 2023-9-19 12:00
用了鈦合金主要是為了賣貴點你也會覺得物有所值
作者: 長橋臥波 時間: 2023-9-19 13:54
可以考慮用超聲刀來解決這個問題。
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作者: feng4444 時間: 2023-9-19 16:18
只是相對來不銹鋼來說難做，我常用TC4加工小件，也沒貴多少
作者: 一生無敵俠客行 時間: 2024-2-24 15:11
加工參數(shù)：低轉(zhuǎn)速，快進給，少小吃刀量+ }/ b6 z8 ^, M' S0 o% P
刀片選擇：考慮刀片涂層與材料加工的親和性
% O' F p2 b. {5 ^$ m機床：扭力要大一點，過小的扭力的機床，干不了
% ^; A4 r5 Y* c; V+ l9 d. F2 \1 t# {裝夾方式：盡量選用自然裝夾，減少裝夾扭力帶來的影響
% M6 W& l+ F& R" e, f, ]$ L3 g; H9 b. M時效：充分的時效，和余量保證弱剛性產(chǎn)品的加工，通過余量支撐剛性
- E/ t0 E# I# w _6 Y$ _& T切削液：選用不含氯離子，且專門加工的切削液，水壓要充分，帶走多余的熱和鐵屑
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