切削BT20鈦合金材料中刀具磨損研究

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   時間:2014-03-12 02:04:48
切削BT20鈦合金材料中刀具磨損研究簡介
    BT20鈦合金是俄羅斯研製開發的一種重要結構材料,其主要特點是密度小但強度高,雖然密度只有4500kg/m3,但強度卻是鋁合金的10倍。作為典……
切削BT20鈦合金材料中刀具磨損研究正文
  

 BT20鈦合金是俄羅斯研製開發的一種重要結構材料,其主要特點是密度小但強度高,雖然密度只有4500kg/m3,但強度卻是鋁合金的10倍。作為典型的a+b相鈦合金,既是一種綜合性能很好的材料,同時又是典型的難加工材料,切削加工過程中刀具磨損情況非常嚴重。為降低企業成本,提高生產率,急需對該材料進行切削加工實驗,了解刀具磨損原因並找出解決辦法。本文就該問題進行了研究和探討。

1 BT20鈦合金的銑削實驗

1)實驗設備及參數

a.機床類型:X62Wb.刀具材料:YM30硬質合金c.刀具幾何參數:go=8°;ao=5°;ls=0° d.切削用量:v=58.9m/min,f=0.254mm/r,ap=3mme.切削方式:不對稱順銑f.觀測儀器:SS550型電鏡。

2)實驗結果及分析

通過實驗,BT20鈦合金材料切削中刀具的主要磨損形態及原因如下:

a.月牙窪磨損。刀具產生月牙窪的原因一方面是由於鈦合金的變形係數小,切屑在前刀面上滑動摩擦的路程大大增加;另一方面的原因是鈦合金導熱係數小,切屑與前刀面接觸距離長,但接觸長度極短,切削熱不易傳出,因此容易造成前刀面磨損。

b.后刀面的磨損,分析其原因,首先BT20鈦合金的粘結特點比較突出;其次鈦合金在較高的切削溫度下與空氣中的O、N、H元素髮生化學反應形成脆硬層,更增加了刀具后刀面磨鈍程度。

c.邊界磨損和溝紋磨損,BT20鈦合金化學活性大,容易形成脆硬層,故有時出現這種情況。邊界磨損主要在主后刀面上,而溝紋磨損則在副后刀面上。

在切削BT20鈦合金的過程中,刀片的磨損不以單一的形式出現,往往可以觀察到多種形式的磨損共存。而產生磨損的因素與切削溫度高、材料硬化嚴重有直接關係。因此,控制切削溫度和冷硬現象是切削BT20鈦合金的關鍵。

2改進BT20鈦合金切削加工的措施

1)降低切削速度

切削溫度明顯下降,既可以抑制切削熱對刀具的磨損,又能延緩脆硬層的生成,從而提高刀具耐用度。為保證生產率,可適當加大切削深度作為彌補措施。

2)採用非常規切削方式

低溫切削可有效降低切削區溫度,延長刀具使用壽命;針對BT20鈦合金化學活性大、容易生成TiO、TiN等脆硬層,可採用惰性氣體保護切削方法來延緩刀具磨損。

3結論

通過銑削實驗,分析了切削BT20鈦合金時刀具磨損的主要方式及原因,並提出了相應的辦法和措施。

 

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