钛合金切削切削液
钛合金切削加工特点及刀具材料选用
难加工材料切削加工技术Cutting Technology for Dif fi cult-to-Machine Material2011 年第 14 期·航空制造技术55钛合金切削加工特点及刀具材料选用沈阳理工大学机械工程学院 杜 敏 姜增辉 冯吉路刀具材料的选择对于钛合金的加工有很大影响。
加工钛合金的理想刀具材料必须同时具备较高的热硬度，良好的韧性、耐磨性，高的导热系数和较低的化学活性，在铣削时，刀具还应具有良好的抗冲击性。
杜 敏沈阳理工大学机械制造及其自动化专业硕士研究生，主要从事高速切削技术的研究。
Characteristics of Machining Titanium Alloys and the Choice of Tool Material钛合金以优异的综合力学性能、低密度以及良好的耐腐蚀性，被誉为是一种使人类走向太空时代的战略性金属材料，不仅在航空航天及军工领域得到广泛的使用，而且开始逐渐渗透到经济生活的各个方面。
随着中国航空航天事业的发展，钛合金的加工技术受到更多的关注和研究。
钛合金的分类钛合金按照不同的方法有不同的分类，最常用的分类方法是按退火后组织特点分类，可分成α、α+β、β型钛合金[1-4]。
α型钛合金密度小，有很好的热强性和热稳定性，焊接性能好，室温、超低温和高温性能良好，但不能进行热处理强化。
例如TiAl 在600℃时，仍然有很高的强度，而且蠕变性能、热稳定性、疲劳性能和断裂韧性等方面都有好的表现，常用于喷气发动机涡轮盘和叶片的制造。
α+β型钛合金双相合金，组织稳定，韧性、塑性和高温变形性能随着β相稳定元素的增加而提高；有较好的热压力加工性，能进行淬火时效使合金强化，热处理后的强度约比退火状态提高50％~100％；高温强度高，可在400~500℃的温度下长期工作，其热稳定性次于α钛合金。
α+β型钛合金中Ti-6Al-4V(中国牌号TC4)是钛合金中使用量最大的钛合金，在美国，其产量占钛合金产量一半以上，以其优良的综合力学性能和切削加工性大量用于航空零件制造[5-9]。
钛合金有哪些切削特点
钛合金有哪些切削特点？钛合金的硬度大于HB350时切削加工特别困难，小于HB300时则容易出现粘刀现象，也难于切削。
但钛合金的硬度只是难于切削加工的一个方面，关键在于钛合金本身化学、物理、力学性能间的综合对其切削加工性的影响。
钛合金有如下切削特点：(1)变形系数小：这是钛合金切削加工的显著特点，变形系数小于或接近于1。
切屑在前刀面上滑动摩擦的路程大大增大，加速刀具磨损。
(2)切削温度高：由于钛合金的导热系数很小(只相当于45号钢的1/5～1/7)，切屑与前刀面的接触长度极短，切削时产生的热不易传出，集中在切削区和切削刃附近的较小范围内，切削温度很高。
在相同的切削条件下，切削温度可比切削45号钢时高出一倍以上。
(3)单位面积上的切削力大：主切削力比切钢时约小20％，由于切屑与前刀面的接触长度极短，单位接触面积上的切削力大大增加，容易造成崩刃。
同时，由于钛合金的弹性模量小，加工时在径向力作用下容易产生弯曲变形，引起振动，加大刀具磨损并影响零件的精度。
因此，要求工艺系统应具有较好的刚性。
(4)冷硬现象严重：由于钛的化学活性大，在高的切削温度下，很容易吸收空气中的氧和氮形成硬而脆的外皮；同时切削过程中的塑性变形也会造成表面硬化。
冷硬现象不仅会降低零件的疲劳强度，而且能加剧刀具磨损，是切削钛合金时的一个很重要特点。
(5)刀具易磨损：毛坯经过冲压、锻造、热轧等方法加工后，形成硬而脆的不均匀外皮，极易造成崩刃现象，使得切除硬皮成为钛合金加工中最困难的工序。
另外，由于钛合金对刀具材料的化学亲和性强，在切削温度高和单位面积上切削力大的条件下，刀具很容易产生粘结磨损。
车削钛合金时，有时前刀面的磨损甚至比后刀面更为严重；进给量f<0.1 mm/r时，磨损主要发生在后刀面上；当f>0.2 mm/r时，前刀面将出现磨损；用硬质合金刀具精车和半精车时，后刀面的磨损以VBmax<0.4 mm较合适。
4．切削钛合金时怎样选择刀具材料？切削加工钛合金应从降低切削温度和减少粘结两方面出发，选用红硬性好、抗弯强度高、导热性能好、与钛合金亲和性差的刀具材料，YG类硬质合金比较合适。
钛合金加工切削液选择
钛合金加工切削液选择
切削钛合金时，为了降低切削温度，应当向切削区域浇注大量的以冷却作用为主的切削液。
因为钛合金热导系数低，只有钢的1/7，铝的1/6，在切削液过程中热量不会迅速的随切屑传递出去，所以在加工是产生的温度达1000℃以上，容易使刀口过早磨损，制造成本增加。
对切削液的要求有导热系数大、比热大、热容量大、汽化热大、汽化速度快、流量大、流速快。
一般说来，水比油的导热系数大3~5倍，比热大1倍，汽化热几乎大10倍左右，故用水溶性切削液较为合适。
车、铣削钛合金时，常采用乳化液，或采用有极压添加剂的水溶性切削液，更不容易达到燃点温度。
加工速度只要只够低，任何尺寸大小的切屑。
钛合金加工最好不使用含氯的冷却液，避免产生有毒物质和引起氢脆，也能防止钛合金高温应力腐蚀开裂。
钛合金切削技术
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C刀 具
utting Tools
（ 4 ）刃倾角 λ s
由于毛坯有硬皮和表层组织
削区域浇注大量的以冷却作用为主的切削液。对切 削液的要求有导热系数大、比热大、热容量大、汽 化热大、汽化速度快、流量大、流速快。一般说 来，水比油的导热系数大 3 ～ 5 倍，比热大 1 倍，汽 化热几乎大 10 倍左右，故用水溶性切削液较为合 适。车、铣削钛合金时，常采用乳化液，或采用有 极压添加剂的水溶性切削液。 对于钻孔、扩孔、铰孔、拉削、攻螺纹等工 序，应该采用润滑作用较大的极压可溶性油作切削 液，如蓖麻油、油酸、硫化油、氯化油等。冷却润 滑的方法最好采用高压喷雾冷却法、高压内冷却法 等，这样才可起到良好的冷却、润滑作用。切削液 流量不少于15～20L/min。
4. 钛合金切削的切削用量选择
切削钛合金时，切削温度高、刀具寿命低，切 削用量中切削速度对切削温度的影响最大，因此应 力求使所选择的切削速度下产生的切削温度接近最 佳范围。高速钢刀具切削钛合金时的最佳切削温度 约为480～540℃，硬质合金刀具约为650～750℃。 切削钛合金一般采用较低的切削速度、较大的切削 深度和进给量。 （1）切削速度vc 切削速度对刀具寿命影响最 大，最好能使刀具在相对磨损最小的最佳切削速度 下工作。切削不同牌号的钛合金，由于强度差别较 大，切削速度应适当调整。切削深度对切削速度也 有一定影响，应根据不同的切削深度来确定切削速 度的大小。 （ 2 ）进给量 f 进给量对刀具的寿命影响较 小，在保证加工表面粗糙度的条件下，可选较大的 进给量，一般取 f =0.1 ～ 0.3mm/r 。进给量太小，使 刀具在硬化层内切削，会增加刀具磨损，同时极薄 的切屑在很高的切削温度下容易自燃，因此不允许 f <0.05mm/r。 （ 3 ）切削深度α p 切削深度对刀具寿命的影响 最小，一般选用较大的切削深度，这样不仅可以避 免刀尖在硬化层内切削，减小刀具磨损，还可增加 刀刃工作长度，有利于散热，一般取αp=1～5mm。
TA15、TB6钛合金切削加工用量和刀具的选择
TA15、TB6钛合金切削加工用量和刀具的选择TA15、TB6两种钛合金材料具有重量轻、强度高、耐热、耐腐蚀、疲劳性能好等一系列优良的力学、物理性能，成为航空航天、核能、船舶等领域理想的结构材料之一。
但由于该材料价格昂贵，难加工，尤其是铣削加工制造周期长、成本高，制约了它的应用。
而新一代航空产品需要具备更优异的性能新材料、新结构、新工艺被广泛应用。
同时，为了竞争的需要，研制周期短和制造成本低是取胜的关键，因此，开展对TA15、TB6两种钛合金材料切削加工的研究是必要的，特别是铣削高效加工的探索尤其显得紧迫和重要。
TA15、TB6钛合金材料主要特征TA15 a钛合金是a相固熔体组成的单相合金。
该合金室温强度在930MPa以上，耐热性高于纯钛，组织稳定，抗氧化能力强，500～600 ℃下仍保持其强度，抗蠕变能力强，但不能进行热处理强化。
TB6 b钛合金是b相固熔体组成的单相合金。
该合金室温强度在1105MPa 以上，但热稳定性较差，不宜在高温下使用。
TA15、TB6钛合金的切削加工工艺特性摩擦系数大，导热系数低，刀尖切削温度高。
钛合金热导率仅为钢的1/4 、铝的1/14 、铜的1/25 , 因而散热慢，不利于热平衡。
切削时产生的切削热都集中在刀尖上，使刀尖温度很高，易使刀尖很快熔化或粘结磨损而变钝。
弹性模量小。
钛合金的弹性模量只有30CrMnSi的56% ，这说明零件的刚性差，切削时易产生弹性变形和振动，不仅影响零件的尺寸精度和表面质量，而且还影响刀具的使用寿命;同时造成已加工面的弹性恢复较大，刀具后面摩擦增加导致刀具过快磨损。
化学活性大。
在300℃以上时有强烈的吸氢、氧、氮的特性，造成加工表面易产生脆硬的化合物，切屑形成短碎片状，使刀具极易磨损。
钛合金化学亲和力较强，极易与其他金属亲和结合。
在加工中切屑与刀具的粘结现象严重，使刀具的粘结和扩散磨损加大。
TA15、TB6钛合金零件切削用量和刀具参数的选择主要加工方法钛合金零件的加工余量比较大，有的部位很薄(2～3mm) ，主要配合表面的尺寸精度、形位公差又较严，因此每项结构件都必须按粗加工→半精加工→精加工的顺序分阶段安排工序。
切削液的作业及如何合理的选用切削液
切削液的作业及如何合理的选用切削液正确的选用切削液，可以提高金属切削的生产率，保证被加工材料的加工精度。
每种切削液都有各自的优缺点，各有各的用途。
因此在加工不同的金属材料时需要选用不同的切削液，这样才能使切削液和刀具有效地结合到金属切削加工中。
今天，金属切削行业已进入了系统解决方案的年代。
过去那种镶嵌法选用的工艺现已被简化，如果还不能称为“科学”的话，至少可称为“技术”。
各种等级的刀具、涂层及断屑装置等因素都应结合在一起统筹考虑和设计，使其适应更大的应用范围和工件材料，更有效地进行加工。
然而有时候，金属切削加工中有一个问题往往容易忽略，那就是如何适当地选用切削液。
将今天的系统方法应用于金属切削加工，需要正确地使用合适于金属加工的切削液，这与其它因素一样，已成为解决方案中的同样重要部分。
实际上，现在至少有一家公司正在将切削液和刀具有效地结合到金属切削系统之中。
当你选用以后的切削液时，应考虑到以下一些因素：第一个问题，你在切削加工的是什么材料？你在切削加工中加工的是什么材料？回答这个问题往往是最困难的，因为在正常的情况下，大多数车间内所加工的工件材料是各种各样的。
如果答案毫不含糊的说是“铝”或“不锈钢”或“铸铁”，切削液的选用就可能相当简单和直截了当。
可惜在大批量生产的工厂，这样的情况极少。
如果所切削加工的绝大部分零件为铝或有色金属，那末切削加工时就必须采用非污染型切削液。
一般来说，所使用的切削液为加有特殊成分的半合成液体，可防止有色金属工件的双金属腐蚀和污染。
如果有色金属占绝大部分，选用通用的半合成或混合切削液比较经济。
第二个问题，在你的切削液中含有哪些化学成分？在你的切削液中含有哪些化学成分？这个问题可能涉及到切削液使用的成败原因。
很少有工厂会花费必要的资金，去投资安装采用等离子技术或逆向渗透技术的有效水净化系统。
可惜在重新配制切削液的过程中，所使用水中的化学成分对切削液的性能和油箱的使用寿命会产生相当大的差别。
钛合金的切削加工
钛合金以其比强度高、机械性能及抗蚀性良好而成为飞机及发动机理想的制造材料，但由于其切削加工性差，长期以来在很大程度上制约了它的应用。
随着加工工艺技术的发展，近年来，钛合金已广泛应用于飞机发动机的压气机段、发动机罩、排气装置等零件的制造以及飞机的大梁隔框等结构框架件的制造。
我公司某新型航空发动机的钛合金零件约占零件总数的11%。
本文是在该新机试制过程中积累的对钛合金材料切削特性以及在不同加工方法下表现出的具体特点的认识及所应采取工艺措施的经验总结。
1 钛合金的切削加工性及普遍原则钛合金按金属组织分为a相、b相、a+b相，分别以TA，TB，TC表示其牌号和类型。
我公司某新型发动机所用材料为TA，TC两种。
一般铸、锻件采用TA系列，棒料用TC系列。
特点及切削加工性钛合金相对一般合金钢具有以下优点：比强变高：钛合金密度只有4.5g/cm3，比铁小得多，而其强度与普通碳钢相近。
机械性能好：钛合金熔点为1660℃，比铁高，具有较高的热强度，可在550℃以下工作，同时在低温下通常显示出较好的韧性。
抗蚀性好：在550℃以下钛合金表面易形成致密的氧化膜，故不容易被进一步氧化，对大气、海水、蒸汽以及一些酸、碱、盐介质均有较高的抗蚀能力。
另一方面，钛合金的切削加工性比较差。
主要原因为：导热性差，致使切削温度很高，降低了刀具耐用度。
600℃以上温度时，表面形成氧化硬层，对刀具有强烈的磨损作用。
塑性低、硬度高，使剪切角增大，切屑与前刀面接触长度很小，前刀面上应力很大，刀刃易发生破损。
弹性模量低，弹性变形大，接近后刀面处工件表面回弹量大，所以已加工表面与后刀面的接触面积大，磨损严重。
钛合金切削过程中的这些特点使其加工变得十分困难，导致加工效率低，刀具消耗大。
切削加工的普遍原则根据钛合金的性质和切削过程中的特点，加工时应考虑以下几个方面：尽可能使用硬质合金刀具，如钨钴类硬质合金与钛合金化学亲和力小、导热性好、强度也较高。
低速下断续切削时可选用耐冲击的超细晶粒硬质合金，成形和复杂刀具可用高温性能好的高速钢。
TA15、TB6钛合金切削加工用量和刀具的选择
TA15 TB6钛合金切削加工用量和刀具的选择加工的研究是必要的，特别是铳削高效加工的探索尤其显得紧迫和重要。
TA15、TB6钛合金材料主要特征TA15 a钛合金是a相固熔体组成的单相合金。
该合金室温强度在930MPa以上，耐热性高于纯钛，组织稳定，抗氧化能力强，500〜600 C下仍保持其强度，抗蠕变能力强，但不能进行热处理强化。
TB6 b钛合金是b相固熔体组成的单相合金。
该合金室温强度在1105MPa以上，但热稳定性较差，不宜在高温下使用。
TA15、TB6钛合金的切削加工工艺特性摩擦系数大，导热系数低，刀尖切削温度高。
钛合金热导率仅为钢的1/4、铝的1/14、铜的1/25 ,因而散热慢，不利于热平衡。
切削时产生的切削热都集中在刀尖上，使刀尖温度很高，易使刀尖很快熔化或粘结磨损而变钝。
弹性模量小。
钛合金的弹性模量只有30CrMnSi的56%，这说明零件的刚性差，切削时易产生弹性变形和振动，不仅影响零件的尺寸精度和表面质量，而且还影响刀具的使用寿命；同时造成已加工面的弹性恢复较大，刀具后面摩擦增加导致刀具过快磨损。
化学活性大。
在300 C以上时有强烈的吸氢、氧、氮的特性，造成加工表面易产生脆硬的化合物，切屑形成短碎片状，使刀具极易磨损。
钛合金化学亲和力较强，极易与其他金属亲和结合。
在加工中切屑与刀具的粘结现象严重，使刀具的粘结和扩散磨损加大。
TA15、TB6钛合金零件切削用量和刀具参数的选择主要加工方法钛合金零件的加工余量比较大，有的部位很薄（2〜3mm），主要配合表面的尺寸精度、形位公差又较严，因此每项结构件都必须按粗加工T半精加工T精加工的顺序分阶段安排工序。
主要表面分阶段反复加工，减少表面残余应力，防止变形，最后达到设计图的要求。
其主要的加工方法有铳削、车削、磨削、钻削、铰削、攻丝等。
铳削用量及刀具的选择钛合金结构件中大量应用铳削加工，如零件内外型面。
刀具应选择具有高硬度、高抗弯强度和韧性、耐磨性好、热硬性好、工艺性好、散热性好的材料，主要为高速钢W6Mo5Cr4V2AJ W2Mo9Cr4VCo5（M42和硬质合金YG8 K3O Y330。
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钛合金切削切削液MB135
东莞美科——12年切削液生产经验
一、用途
MB135钛合金切削切削液，是一款专用于碳化硬质合金的切削的全合成水溶性切削液唱片。
可有效减少钨钢粘合剂-钴的溶出，保护操作员工的健康，极佳的沉降性、极压性，使用寿命长；适用于不锈钢、钛合金、钨钢、粉末冶金钢的磨削钻孔、切削、研磨等加工作业。
东莞美科切削液，全国火爆招商加盟进行中，诚招各国各地区的经销商、代理商、批发商….美科12年切削液生产研发经验值得信赖。
二、理化指标
三、使用方法
1、水稀释10—30倍使用，加入本品越多，功能越多。
对于重负荷、极压场合，建议高浓度使用。
2、长时间使用，当切削液的耗损量达到切削液总量的1/2—1/3时，要及时补加原液或适当浓度的新鲜工作液。
3、可采用溢流法、高压法、喷雾法等各种自动供液法及手动供液法。
4、应选用新鲜水质配制工作液。
四、注意事项
建议用优质饮用水，严格按比例配制工作液。
补充工作液时，应按较高浓度进行补加，防止润滑、防锈性能下降。
保持切削液的清洁，禁止混入金属切屑、机油、线毛等杂物；禁止用工作液洗手、洗抹布。
严禁食用！
五、钛合金切削切削液相关推荐
六、东莞美科切削液小知识分享：
切削液是否属于危险化学品？
看具体成份，一般不属于危险化学品。
切削液往往是混合物，里面含有多种化学物质，
具体可咨询生产厂家，如果切削液含有危险化学物质，厂家有通报义务。