钛合金冷切削加工实践研究

钛合金属于机械加工行业典型的难加工材料之一,为有效提高钛合金的冷切削加工性能,对钛合金冷切削加工进行长期的实践加工探索。分析钛合金冷切削加工方式车削、磨削、钻削、铰削和攻丝的加工过程,总结给出各种冷切削加工方式的刀具材料、刀具参数和切削用量的具体推荐数值。钛合金冷切削加工参数推荐值,可为钛合金材料的实际冷切削加工应用提供有用借鉴和必要的参考。     

TC4船舶用钛合金零部件电火花加工工艺研究

钛合金材料因其机械性能优异、抗腐蚀性能强等特点而广泛应用于航空航天、海洋开发和医疗器械领域,电火花加工用于盲孔、方孔、异形孔等特定结构的加工。鉴于此,对普通电火花机床加工船舶用TC4钛合金材料的工艺参数进行实验研究,最终确定TC4钛合金材料电火花加工的工艺规律和最佳参数。     

硬质合金刀具铣削参数对激光熔覆TC4合金切削力的影响

为了提高激光熔覆TC4合金切削加工性能，通过设计高速铣削测试方案比较了TC4合金在铸造与激光熔覆条件下的切削性能差异。研究结果表明：激光熔覆钛合金在采用铣削加工过时表现出各向异性，铣削方向与熔覆轨迹一致，主切削力高于90°方向。在采用铣削方式处理钛合金时，主切削力随着单齿进给量不断增大而持续增大，主切削力随着切削刃不断增大而升高。主切削力在铣削深度增大的条件下呈线性上升，导致切削刃的切削抗力升高。铣削速度在100～400 m/min范围内，削主切削力在铣削速度逐渐增大的情况下呈现上升趋势。     

新型TC21钛合金热处理工艺参数与显微组织演变的关系研究

TC21钛合金是新型的高强韧损伤容限型钛合金，其模锻件为网篮组织，锻后热处理工艺采用双重退火工艺。本研究采用金相法、SEM等方法系统研究了TC21钛合金模锻件的锻后热处理工艺和显微组织演变规律。试验分析了TC21钛合金模锻件锻后第1次退火加热温度、第2次退火加热温度和保温时间等工艺参数条件下的初生α相数量、形状以及网篮组织形貌特征的变化规律，为TC21钛合金模锻件获得高强、高韧和损伤容限优良综合性能奠定基础。     

Ti8LC钛合金材料切削过程的有限元仿真及性能试验

钛合金材料的各种特点决定了其难切削的加工性能,针对一种低成本钛合金Ti8LC材料进行了切削加工性能的试验研究.运用有限元法,再现了钛合金切削加工过程,得出了切削参数对主切削力及进给抗力的影响规律,结果表明,随着切削深度的增加,主切削力和进给抗力均有大幅增长,而进给量对切削力的影响不大.而通过进一步的切削加工试验,分析了不同切削速度、进给速度、进给量等工艺参数对钛合金切削加工时的主切削力、进给抗力等的影响,结果表明,由于实际切削中的刀具磨损问题,切削力较仿真切削力大许多.因此,采用目前的涂层硬质合金刀具,该钛合金材料的切削速度应在( 120～160) m·min-1,否则将引起剧烈的刀具磨损而使切削力陡然增加.     

铣削参数对钛合金薄壁件表面粗糙度和让刀量的影响

减少和补偿让刀量、提高表面质量一直是钛合金薄壁件加工工艺理论研究的热点和难点,针对这一问题,通过设计正交试验,采用硬质合金刀具进行钛合金薄壁件切削加工试验研究,采用Wyko NT9300光学轮廓仪研究薄壁件因让刀而引起的截面形貌变化,进一步获得表面粗糙度、让刀量与工件刚度之间的关系以及加工工艺参数对表面粗糙度和让刀量的影响,以最小表面粗糙度Ra和最小让刀量χ为优化目标进行加工参数的优化,为钛合金薄壁件高效、高质量的加工方法和技术提供支持。     

飞机用钛合金结构件高效精密加工技术

钛合金具有密度小、力学性能优良、耐腐蚀等优点,被越来越多的应用在现代新型运输机及客机的机体结构及发动机上。但钛合金也同时存在难切削、加工效率低、加工过程中应力变形大、加工精度难以保证等缺点,传统的加工方法已无法满足飞机工业对钛合金结构件的需求。为此,对可适用于加工飞机用钛合金结构件的高效精密加工技术进行了概述,指出通过采用小切深、大进给的高速铣削技术,大切深、小进给的强力切削技术以及插铣粗加工技术可以提高钛合金结构件的加工效率;在制造钛合金悬臂梁结构件及加工结构件上的定位孔时,采用高效精密加工技术可以提高结构件型面及孔的精度,从而提高产品质量,缩短加工周期,降低飞机制造成本。     

飞机钛合金结构激光焊接工艺优化研究

瞄准钛合金修复技术发展需要,针对飞机钛合金结构修复质量较差的问题,该项目选用使用最广泛的TC4材料作为试验材料,对其进行激光焊接,利用OM和SEM等测试手段对初步选择后的试样各层组织形态和晶粒尺寸进行测试,分析焊接过程的组织演变规律,并利用万能试验机测试拉伸强度,与微观组织对比论证分析,研究激光焊接热影响区的组织演变与工艺参数之间的关系。该项目成果可用于解决飞机钛合金结构多发性疲劳损伤问题,为提升钛合金结构修复质量提供理论依据和技术支撑。     

基于MeltFlow-VAR的TC2钛合金铸锭熔炼工艺研究

TC2钛合金真空自耗熔炼(VAR)过程中,由于Mn元素的偏析,导致铸锭中化学元素分布不均匀,以致于加工材在进行“空烧”低倍检验时,存在明显的亮斑、亮条等组织缺陷,影响产品后期加工性能。本文依托MeItFlow-VAR仿真模拟软件对Φ720mm规格TC2钛合金成品铸锭真空自耗熔炼过程中的熔炼电流、稳弧电流交变时间等熔炼工艺参数进行模拟,通过对模拟结果的分析,制定出相对合理的熔炼工艺参数,并根据制定的熔炼工艺参数,进行Φ720mm规格TC2钛合金成品铸锭真空自耗熔炼试验。结果表明,适当减小熔炼电流以降低熔速、延长稳弧电流交变时间,可使TC2钛合金铸锭中Al、Mn元素分布均匀,有效改善Mn元素偏析现象。通过对后续加工材的追踪验证,本次试验所生产的TC2钛合金铸锭在锻造成加工材进行“空烧”后进行横纵向低倍检验,均未发现亮斑、亮条等组织缺陷。     

热穿轧工艺制备大口径TC4钛合金无缝管

采用热穿轧工艺试制大口径TC4钛合金无缝管,测试分析了试制的160 mm×8 mm TC4钛合金无缝管的加工精度、表面质量、显微组织与力学性能。结果表明:热穿轧TC4钛合金无缝管的表面质量、尺寸精度和力学性能均合格;管材的加工态组织主要由变形魏氏组织和少量网篮状组织构成,其冲击韧性好,延伸率达到16%以上,无需热处理就可进行冷轧加工,以获得更高精度和表面质量的钛合金无缝管;热穿轧工艺可用来制备大口径TC4钛合金无缝管,具有金属利用率高、流程短、能耗低等优点,能够满足工业生产要求。     

填补多项技术空白的三个热轧钛合金新品

正钛合金:是以钛元素为基加入其他元素组成的合金,主要用于制作飞机发动机压气机部件,火箭、导弹和高速飞机的结构件以及其他耐蚀结构工业材料。钛合金具有强度高而密度又小,机械性能好,韧性和抗蚀性能很好。但是,钛合金切削加工困     

双重退火制度对TC21钛合金断裂韧性的影响

利用光学显微镜和扫描电镜等手段研究了双重退火工艺对TC21钛合金断裂韧性的影响。结果表明：不同退火制度下TC21钛合金试样断裂韧性均在100MPa·m1/2以上;第一次退火温度相同的条件下,随着第一次退火温度的升高,TC21钛合金断裂韧性都略有升高,而在第二次退火温度相同的条件下,第一次退火温度对TC21钛合金断裂韧性影响较小;经950℃×2h／AC＋590℃×411／AC双重热处理的TC21钛合金具有较崎岖的裂纹扩展路径和较好的塑性,故其断裂韧性最高,可达109．7MPa·m1/2。     

钛合金的车削加工

介绍了对于不同的钛合金材料,通过合理选择刀具材料、刀具几何参数、切削用量以及冷却液等来克服钛合金车削加工中存在的切削问题,达到满意的切削效果。     

全球钛工业领域的技术进步——第31届国际钛协会年会报告综述(Ⅱ)

综述了第31届国际钛协会年会有关钛的提取、钛材及零部件制造、表面处理等报告。着重介绍了钛的提取和钛粉制造的新技术,针对我国钛资源和钛工业状况建议:研究从钒钛磁铁矿岩矿中提取钛和直接制取钛及钛合金粉末的新技术;加大工艺完善、设备挖潜改造投入,提升钛材加工的精细度,研制适应不同应用领域、不同性能要求的新型钛合金;建立钛切削加工数据库,研发新型刀具和冷却液,提高我国钛合金切削加工的水平。     

航天精工TC16钛合金紧固件实现连续冷镦成型

航天精工某航空型号用TC16钛合金紧固件制造工艺创新项目取得重大突破。在原TC16钛合金紧固件热镦成型制造工艺的基础上,航天精工通过技术升级,成功实现了某航空型号用TC16钛合金紧固件连续冷镦成型,这在国内尚属首次,对消除产品热镦工艺存在的过热、过烧风险,保证钛合金紧固件产品的质量稳定性,提高生产加工效率具有重要的意义。     

整体硬质合金立铣刀高速加工钛合金振动分析

针对切削振动制约钛合金高速加工的问题,采用变齿距结构铣刀,在干切削条件下对TC4钛合金进行高速铣削加工,建立动态铣削力模型,利用MATLAB软件对其进行快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT),得到动态铣削力的频谱图;基于该图分析切削速度对切削稳定性的影响,得到颤振发生的切削速度。试验结果表明颤振会急剧地增加切削力幅值,大大降低已加工表面质量;根据频谱分析,在保证其它切削参数不变的条件下,最佳切削速度为160 m/min时,从而在保证刀具寿命和加工表面质量的前提下提高切削效率。     

基于响应面分析的TC21合金等通道挤压过程工艺优化

文章基于有限元模拟技术及响应面方法,优化了TC21钛合金单道次等通道挤压过程的工艺参数设计。文章先考察了挤压温度、挤压速度、摩擦系数及模具预热温度四个因素对挤压成形过程的影响,并基于单因素分析的结果,采用Design-Expert软件设计了四因素三水平的Box-Behnken试验,以单道次TC21合金挤压后的最大等效应变为响应值,优化了合金挤压工艺参数设置条件。根据此工艺参数进行加工,优化模型与实际拟合良好,可用于指导后续的加工生产。     

TC4钛合金材料的切削变形模拟及试验研究

针对钛合金材料难以加工切削的特点,以常用钛合金TC4为对象进行了切削变形模拟及试验研究。运用有限元法,再现了钛合金切削变形过程和切屑的形成机理。模拟仿真表明,在刀尖附近的材料由于高温、高应力状态形成了软化区,切屑根部发生热塑性失稳,使切屑上部被挤裂而下部仍旧相连,呈锯齿状。快速落刀试验表明,材料于刀尖附近的变形程度和温度较高,切屑发生集中剪切滑移,呈明显锯齿状,而原纵横交错分布的网篮状组织变成了沿切削方向的条纹状,并在切屑根部扫描组织中还观察到细小的微裂纹,切屑形态与仿真结果基本相同。     

基于Mile算法的大型TC4钛合金扁锭连铸模拟分析

电子束冷床炉熔炼是生产钛及钛合金铸锭的主要方法,利用该方法能够生产出高低密度夹杂少、组织成分均匀的高品质钛合金铸锭,而工艺参数是决定铸锭质量的主要因素。本研究利用铸造模拟专用软件PROCAST对电子束冷床炉熔炼大型TC4钛合金扁锭的连铸凝固过程进行数值模拟,研究了不同工艺条件下铸锭的温度场分布特征、初生枝晶半径、二次枝晶臂间距等,最终确定出本模拟工艺条件下,电子束冷床炉熔炼TC4钛合金扁锭的最佳工艺参数为熔炼速度250 kg/h,铸造速度20 mm/min,浇注温度1 700℃。     

数控铣床金属构件加工工艺应用分析

从目前的情况来看,国内企业加工金属构件的主要步骤是选择合适规格的机械设备,再切割金属构件并进行打磨的方式。铣削作为切削金属构件的重要手段,主要依靠用多刃刀具来实现切割,但其核心是铣床。国内外数控技术的推陈出新,使数控铣床成为了加工金属构件的关键。本研究通过探讨数控铣削工艺及其特征,说明了数控铣削工艺在实际加工中的应用,并对数控铣削加工工艺管理进行了讨论,以期能够为该工艺技术的应用提供有益借鉴。