马上注册,结识高手,享用更多资源,轻松玩转三维网社区。
您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?注册
x
内容摘要:
' x" j$ d! D U- \BT20钛合金是俄罗斯研制开发的一种重要结构材料,其主要特点是密度小但强度高,虽然密度只有4500kg/m3,但强度却是铝合金的10倍。作为典型的a+b相钛合金,既是一种综合性能很好的材料,同时又是典型的难加工材料,切削加工过程中刀具磨损情况非常严重。为降低企业成本,提高生产率,急需对该材料进行切削加工实验,了解刀具磨损原因并找出解决办法。1 BT20钛合金的铣削实验1) 实验设备及参数a. 机床类型:X62Wb. 刀具材料:YM30硬质合金c. 刀具几何参数:go=8°。+ f' ] g: D$ ], \ F
BT20钛合金是俄罗斯研制开发的一种重要结构材料,其主要特点是密度小但强度高,虽然密度只有4500kg/m3,但强度却是铝合金的10倍。作为典型的a+b相钛合金,既是一种综合性能很好的材料,同时又是典型的难加工材料,切削加工过程中刀具磨损情况非常严重。为降低企业成本,提高生产率,急需对该材料进行切削加工实验,了解刀具磨损原因并找出解决办法。本文就该问题进行了研究和探讨。
/ z2 ~8 U& t$ \4 e) p; x* {$ R
9 |# r5 {7 M$ _) r" z6 e! {! x1 BT20钛合金的铣削实验
) y1 O0 ^8 Q' `; o2 s5 i
. Q$ ?6 L6 o8 @! S; ?0 { V1) 实验设备及参数# b2 Q% I, F' a* P# S) Y% t6 c
% x! a, V% s# K8 E$ ma. 机床类型:X62W
: g% H+ ^. y. N) H, j7 Q2 tb. 刀具材料:YM30硬质合金5 D# }( e5 P, C4 ^
c. 刀具几何参数:go=8°;ao=5°;ls=0°
! a" q/ ?+ s: P; S ^& td. 切削用量:v=58.9m/min,f=0.254mm/r,ap=3mm
; ~) Y# B1 Y( u0 B8 q7 ge. 切削方式:不对称顺铣
2 G6 P& {) l3 \+ k8 a# N$ M# t/ af. 观测仪器:SS550型电镜。
6 Q! [, _( A0 S& ^+ N [" y3 c3 ~. r% w
2) 实验结果及分析
^4 d2 N4 }+ f' \$ h# Z" \. e" V5 L' Z6 [4 \
通过实验,BT20钛合金材料切削中刀具的主要磨损形态及原因如下:
( w6 q/ a6 s- w) e$ {* u2 ]8 K( a
$ l! h( k6 I8 W9 D R: va. 月牙洼磨损 如图1所示。刀具产生月牙洼的原因一方面是由于钛合金的变形系数小,切屑在前刀面上滑动摩擦的路程大大增加;另一方面的原因是钛合金导热系数小,切屑与前刀面接触距离长,但接触长度极短,切削热不易传出,因此容易造成前刀面磨损。
( Z0 u3 u9 J, f2 }7 c: G9 X# [6 ]/ \
! }' y) b+ V/ |& L, @$ [2 u# W( ?b. 后刀面的磨损 如图2所示,分析其原因,首先BT20钛合金的粘结特点比较突出;其次钛合金在较高的切削温度下与空气中的O、N、H元素发生化学反应形成脆硬层,更增加了刀具后刀面磨钝程度。
. k4 t9 J0 n0 c, x
. X; Y: ~$ z. mc. 边界磨损和沟纹磨损 如图3所示,BT20钛合金化学活性大,容易形成脆硬层,故有时出现这种情况。边界磨损主要在主后刀面上,而沟纹磨损则在副后刀面上。 在切削BT20钛合金的过程中,刀片的磨损不以单一的形式出现,往往可以观察到多种形式的磨损共存。而产生磨损的因素与切削温度高、材料硬化严重有直接关系。因此,控制切削温度和冷硬现象是切削BT20钛合金的关键。
. x, c. A9 H" O7 L! Q! f9 ~7 @, p
) z9 `4 u# r1 U# g: ~+ n) r8 j% g2 改进BT20钛合金切削加工的措施1 `$ e& \1 |( Z. |
, @. g" @' }0 o+ V1) 降低切削速度4 a+ M# U# a' L
" |% \: ?- h' ^$ F
切削温度明显下降,既可以抑制切削热对刀具的磨损,又能延缓脆硬层的生成,从而提高刀具耐用度。为保证生产率,可适当加大切削深度作为弥补措施。1 Z- K7 f' g& p, x7 p: o& w6 m* v
$ ?! B/ i! n. ?% s2 L
2) 采用非常规切削方式
, c1 N( h0 E3 E$ |9 R
: l$ Z8 H# m% E# F8 |0 j低温切削可有效降低切削区温度,延长刀具使用寿命;针对BT20钛合金化学活性大、容易生成TiO、TiN等脆硬层,可采用惰性气体保护切削方法来延缓刀具磨损。7 d- n4 j" k$ ~' E: t) [7 p C
. U# @0 b9 N- o3 结论
, x; S1 A0 c7 t1 ]9 ]3 O: [
* a) r& W8 T9 V9 e9 l通过铣削实验,分析了切削BT20钛合金时刀具磨损的主要方式及原因,并提出了相应的办法和措施。 |