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鈦合金材料的磨削加工技術

發布時間:2018-01-23 11:35:52  瀏覽次數:

      現階段,航空發動機零件多數采用鈦合金材料,根據裝配需求,精加工表面尺寸精度和表面粗糙度都需要磨削加工才能保證零件表面的質量。由于鈦合金材料本身物理機械性能,磨削加工時易出現表面燒傷、表面完整性降低,目前急需解決對鈦合金材料磨削的問題,所以選擇合適的砂輪是非常必要的。

  1鈦合金材料性能分析

  鈦合金的種類大致分為三類,α鈦合金、β鈦合金、α+β鈦合金。具有比重小,比強高,耐高溫,耐腐蝕、超記憶,無磁性,彈性模量低,生物相容性號,這一系列優良的使其在廣泛的領域得到應用。鈦的熔點為1668℃,沸點為3400℃,高于鎳鐵,因此,輕型耐熱成為了其優良的基礎,可在500℃下長期工作。新型鈦合金長期工作溫度還要高,在300-350℃下其強度比鋁合金高10倍。常用α+β鈦合金強度達到1.2GPa,比重0.44MPa,比強度23-27,均高于合金鋼。鈦合金的抗拉強度可超過1.5GPa,對其加工必須施加很大的力,是典型的難加工材料。

  鈦的熱導系數為0.036cal,TC11鈦合金的導熱性能更差。鈦的彈性模量約為鋼的1/2,加工時回彈性大,容易振動。

  鈦合金中含有氧,氫、氮、碳,有時還包括硅,鐵等雜質元素,這些元素進行了強烈的反應,以間隙式存在于晶格中,可使鈦合金強度提高,塑性下降,甚至使斷裂韌性、低溫韌性、疲勞強度、耐蝕性、冷成型和可焊性變壞。鈦合金在高溫中化學性極高,在一定磨削溫度下,鈦形成氧化,氮化保護膜,使表面層硬化變脆,降低了彈性,加大了加工硬化程度,磨削時容易貼附,堵塞砂輪,造成磨削過熱,表面完整性降低。

  2鈦合金磨削砂輪的選擇

  2.1鈦合金磨削要求砂輪粘附小,磨損小,不易堵塞,磨削溫度低

  這主要包括磨料的粒度結合劑組織形狀尺寸。普通砂輪由磨料結合劑和氣孔組成。磨料作用是磨削被加工材料形成符合要求的表面。結合劑的作用是把磨料粘結到一起,形成一定形狀和硬度,使磨粒在磨削過程中保持穩定的運動軌跡,并能自脫。氣孔是在磨削進程中起到排屑,冷卻兼有潤滑作用。普通磨料包括剛玉系列(氧化鋁),和碳化硅系列。磨削鈦合金應選擇碳化硅砂輪。

  2.2結合劑的選擇

  結合劑分樹脂和陶瓷兩種:

  1)陶瓷結合劑顆粒能力強,熱穩定性與化學穩定性好,防水,耐熱,耐腐蝕,磨損小,長時間保持磨削性能,具有多孔性,不易堵塞,生產率高。脆性大,不能經受較大沖擊負荷。

  2)樹脂結合劑砂輪強度高,有彈性,耐沖擊好,熱穩定性差,耐腐蝕性差,高溫下會軟化失去強度。

  磨削鈦合金應選陶瓷結合劑砂輪。

  2.3粒度的選擇

  磨削鈦合金通常采用36#-80#粒度。

  2.4砂輪組織硬度

  磨削鈦合金通常應選擇較軟硬度或者中等硬度,組織較松的大氣孔砂輪。
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