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内容摘要:8 D6 R U3 U2 |9 l% O
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°。1 I3 Q" j% d$ J- \: z
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。3 U; O' o/ _7 X$ y
" z) d$ n5 @ P5 H( J0 a$ b1 BT20钛合金的铣削实验
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1) 实验设备及参数% ~# ~ F5 a: N% k& I6 K
+ }0 V! z8 k+ N: Z& T' ea. 机床类型:X62W0 t( g' o9 }5 d C5 v$ c
b. 刀具材料:YM30硬质合金 N# u# e; O$ I* R# C! f
c. 刀具几何参数:go=8°;ao=5°;ls=0°! @+ e( g& O8 b. P
d. 切削用量:v=58.9m/min,f=0.254mm/r,ap=3mm/ o% ?4 ]- h$ Q Y; H
e. 切削方式:不对称顺铣; ?. N5 v ~% z( j4 Q9 C+ w
f. 观测仪器:SS550型电镜。
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2) 实验结果及分析( P- w! A0 N: t( P9 z& f5 V
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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:' [" F8 @. A: L g8 g
1 I1 q) f" P! x$ ]% `9 Aa. 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。8 }7 \) a! s6 m4 ?
) w& j" y: T7 J# o1 Eb. 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。
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: c7 z% I! a! x7 e7 ?; {c. 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。
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7 v/ ~2 [1 V( Q ^8 k9 p" \2 改进BT20钛合金切削加工的措施1 {. o9 I9 T- b; @3 A
! h+ S9 Q( X( V. A1) 降低切削速度
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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。
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2) 采用非常规切削方式
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* G. z: T3 ?5 o' M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。
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& F q, h5 _& _% u& x6 U3 结论
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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。 |