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Ti5553钛合金板材料的加工条件
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2015-11-17
随着钛合金工件需求的增多，具有高耐温性的Ti6Al4V合金、新兴Ti5553(Ti-5Al-5Mo3Cr)材料，变得越来越重要了。随着钛合金材料越来越广泛的应用，刀具及其应用技术也收到了更大挑战。譬如航空航天工件的加工很有特点：工件壁薄，形状复杂;深型腔铣加工工艺多。另外再高档摩托车及医疗器械制造业中，钛合金也常应用在连接件等小型工件的制造。
Ti5553钛合金板材料的加工需要降低切削速度约50%(中等加工条件)。槽铣时降低的速度更多，而侧面铣时降低的速度少些。大型加工时需要使用 可转为刀片在处理大型工件或金属去除率较大的加工应用中，需要使用大型刀具，如可转为刀具。可转为刀具这两年和整体硬质合金刀具的发展极其相近，主攻方向 也在如何加工难加工材料，即针对包含钛合金材料的(ISO-S)材料组上。现在瓦尔特(Walter)加工难加工材料的标志产品是带PVD氧化铝涂层的 Tiger.tec 材质(“PVD-Tiger”)。另外两种材质(带高耐磨涂层的WSM35和极强人的WSP45)也已推向市场。
与PVD-Tiger同期研发的另一项目，则是为了适应航空工件的加工应用-G77槽型的设计，该槽型的设计同样适用于钛合金的加工应用。 其最大特点是带有一个20度的前角，且另有一个特殊微型槽型。Siegfried Bohnet说：“我们现在正将多种技术，比如PVD涂层、高正型槽型和特殊的刀片圆角溶合在一起。”该技术将会形成一款新刀片ADGT(适用于方肩铣刀，玉米铣刀)或者RO.X(圆刀片刀 具)。现在，这个系列的新产品已成为航空或者钛合金加工应用中的中坚力量。
据飞机制造商反馈，现在使用钛合金的工件比以往翻了二倍多。随着钛合金工件需求的增多，具有高耐温性的Ti6Al4V合金、新兴Ti5553(Ti-5Al-5Mo3Cr)材料，变得越来越重要了。随着钛合金材料越来越广泛的应用，刀具及其应用技术也收到了更大挑战。譬如航空航天工件的加工很有特点：工件壁薄，形状复杂;深型腔铣加工工艺多。另外再高档摩托车及医疗器械制造业中，钛合金也常应用在连接件等小型工件的制造。
以下三个因素严重影响钛合金加工时的刀具寿命：非常低的热传导(Ti6Al4V=7.56W/mK;钢Ck45=51.9W/mK)，相对较低的弹性模量(Ti6Al4V=110kN/mm2;钢Ck45=210kN/mm2) 和鲜明的橡胶特性趋势。切削刃主要集中在切削刃上，而不会像加工钢件一样被铁屑带走。由于切深相对较浅，所以在人口的很小区域上，必须能够承载极高的热负 荷和机械负荷。这就决定了必须采用冷却液加工。较低的材料弹性模量非常容易引起震动，同时也具有鲜明的橡胶特性趋势，易使切削刃产生积屑瘤。所以切削速度 必须大幅下降。
新材料Ti5553钛板的出现使加工变得更糟。Ti6Al4V是一种平衡的阿尔法-贝塔微晶体结构合金(阿尔法=六角形微晶结构，贝塔=中央正 方体微晶结构)，而Ti5553则是一种接近于贝塔但更高阶的结构，这种结构不仅使合金更加耐热，也使这种材料更加难以切削，并且Ti5553抗位强度接 近于900N/mm2。
对此，瓦尔特圆转类刀具研发经理Josef Giessler强调：“专业的钛合金加工需要优化的刀具方案”。当加工直径在20~25mm/左右时，通常会使用整体硬质合金刀具。为减少震动和降低积 屑瘤的产生，刀具的设计极其重要，抛光的签到面可以带来极佳的切屑去除，使用AlCrN涂层，带内冷等都可以大大提高钛合金加工的质量和效率。瓦尔特-普瑞特(Walter Prototyp)就已采用了这种解决方案：Duo Protostar Ti40/Ti45整体硬质合金铣刀就具有上述特点。在空客的一个项目中，Ti40刀具使一个Ti6Al4V材料工件的加工寿命增加了2倍。最高切削量达到了80cm3/分钟(Vc=25m /分钟)，并达到了HSS-E刀具加工的直径32mm。新一代的整硬刀具在25mm加工直径的情况下，创造了一个标杆，达到了160~200cm3分钟 (Vc=50-60m/分钟)。对于HSS整体铣刀而言，其发展已达到了相对的阶段高点。瓦尔特的专家对于加工Ti5553进行了进一步实验，目的是确定新一代的刀具如何应对更复杂的加工。此次使用的材料抗拉强度为1400N/mm2，布氏硬度在430.测试刀具为Prostar Ti40，直径为16mm，z=4.切削数据与Ti6Al4V相比，有了很明显的下降。
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