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加工性能、刀具使用、牌号选择...你想了解的钛合金问题行业专家都答全了!

2020/04/30 10:39   |    阅读量:984   |    来自: 深圳国际工业零件展

【导语】 加工钛及钛合金一直是加工行业重点关注的领域,有加工企业负责人表示,今年医疗器械、海洋石油和航空航天等领域对钛合金零部件的需求量较大,是制造行业发展的机会,并且钛合金有取代钢、铝合金等材料的趋势......

加工钛及钛合金一直是加工行业重点关注的领域,有加工企业负责人表示,今年医疗器械、海洋石油和航空航天等领域对钛合金零部件的需求量较大,是制造行业发展的机会,并且钛合金有取代钢、铝合金等材料的趋势。


ITES深圳工业展多年来一直关注加工领域的最新动态,近期在由工业零件展区建立的社群中,我们关注到不少群友对钛加工表示出极大地兴趣。针对该情况,工业零件展邀请了两位在钛材及钛合金加工领域有多年工作经验的企业负责人在加工社群做钛合金加工专题问答


其中一位分享嘉宾莫晓华先生来自宝鸡市金海源钛标准件制品有限公司,在钛行业已有近20年从业经验,另一位分享人余祥先生来自宝鸡诚达通金属材料有限公司,从2010年开始从事钛行业,至今已有10年时间。 

火热的社群讨论现场

在加工社群的专题讨论持续了两个半小时,问答涉及12个话题,覆盖材料、刀具、切削液、加工技术、痛难点、应用等,讲透钛及钛合金方方面面,下面小编就带你来详细看看,专题问答过程中都有哪些干货!

 

Q1钛合金主要应用领域是什么?

钛在地壳中含量为0.63%,在金属中排在铝铁(钙钠钾)镁后,储量非常丰富。钛具有优异的金属性能,比如密度低、比强度(最高)、线膨胀系数小、导热差、高低温强度好、抗腐蚀、无磁性、生物相容性好、具有记忆功能(如钛镍记忆合金)等等。

钛与钢、铝、铜一样属于一种结构金属,只不过这种金属的活性很大,从矿石冶炼出钛的成本非常高。我国的钛产业起步较晚,在90年代末才形成完整的工业体系。全世界拥有完整的钛金属制造体系的仅有美国、俄罗斯、日本和中国。

在全球范围内对钛金属的研究和应用历史只有几十年,加上冶炼、加工成本高,所以大众对这种金属的认知程度不高。经过了20多年的发展,钛的应用越来越常见。

最早钛合金作为一种高端材料被应用于航空航天及尖端军工领域。目前随着技术的成熟,钛合金作为一种越来越常见的金属材料已开始在舰船、化工设备、海洋、体育器材、医用植入物、汽车、摩托车、自行车、建筑、生活用品等领域广泛应用。

目前,我国和欧美等国都在进行低成本冶炼技术的开发,可以预见未来5到10年钛合金将会取代一大部分的钢和铝的市场份额。可以说钛合金是目前最有发展前景的金属材料之一

 

Q2:钛合金的材料种类都有哪几种?各牌号是什么?

钛的牌号在中国是按相组织分的,有三类:α、β、α+β。

中国标准分为TA(纯钛,α合金和类α型合金)、 TB(β型和近β型合金)、TC(α+β型合金)三个系列。

按中国新标准GB/T3620.1-2016版,牌号有99种。美标直接以grade表示,约34种。

其中,最常用的是TC4牌号钛合金,占了钛金属用量中约80%。另外就是纯钛TA1、TA2了。具体牌号,对应GB/T3620.1-2016。

 

Q3:A钛、B钛、AB钛、等级钛、医疗级钛怎么划分及归类,钛合金的表面处理有哪些注意事项?钛合金冲压折弯的选材和注意事项(回弹量,模具冲头需要注意什么)。

所谓的等级钛,在原材料海绵钛当中有零级海绵钛、一级海绵钛、二级海绵钛等,主要的区别在于海绵钛的纯度一级颗粒大小等。

对于钛板、钛棒等半成品来说,分级是依据金属内在晶粒组织来评判,合金从组织1级到8级,依次粗大化。医用钛合金要求晶粒度越低越好,而纯钛的评级为十级到一级,与合金组织评级相反。医用钛及钛合金的具体划分与要求请参照GB/T13810-2007、2017版。

钛及钛合金的表面处理,除了一些常见的以外还包含比较特殊的两种,即阳极氧化微弧氧化,这两种处理可相对提高钛材表面硬度及耐磨度。一般用于表面装饰和特殊用途。

钛合金冲压折弯的选材和注意事项:钛的弹性模量小,弹性好,要想回弹小,材料要做好退火处理,这个要靠经验了,我做冲压拉伸的时候,就会要求我们的材料工艺另外加一个杯凸值技术要求。钛合金的情况,一般是TC4,材料做完全退火,厚板折弯就得加热折弯。

 

Q4:钛合金的加工性能,是否跟不锈钢相似?比如铁镍合金类的。

不锈钢的排削性比钛好得多,导热也比钛高5倍,因此这两种金属材料不具可比性。

对于做加工的人来说,钛及钛合金这种材料比较黏刀,散热特别差,就造成了加工操作的不便。

不锈钢和钢材我接触的很少,但是钛材不同的牌号切削性性能会有很大差异。在我们做过的一些钛材当中,某些特殊的牌号难度更大,我们做5.5的棒头甚至会出现刚加工好5支,使用的刀具就需要进行修理。

所以,钛材不好与不锈钢来比较,因为就是钛材本身因不同牌号,加工性能都会有很大的差异。

 

Q5:加工钛合金推荐用什么刀具?

先说说钛为什么难加工:

钛的导热性很差,大约是铝的1/13,钢的 1/5,铜的1/25。在加工中,大家会发现钛很黏刀。纯钛在切削过程中,钛削容易粘在刀刃上,使得刀具与工件工件之间的摩擦力剧增,摩擦产生的大量热量集中在刀刃和削子上,使得刀具磨损很快。

同时,钛具有较高的化学活性,易与空气中的氧和氮发生反应。车削加工产生的热量,造成了削子和工件表面氧化,限制切削速度的提高。

以上这些现象就是造成难加工,刀具磨损开的原因。

解决办法有三点:

1、降温

最优的处理是冰水冷却液,做高端精密的机加工时候,为了达到尺寸更精良,表面效果,而采用了冰箱循环冷却液的装置。

2、选择合适的刀具

市面上牌子很多,应首选具有高温硬度、耐磨、抗压强度、抗弯、冲击韧性好的刀具。

推荐采用YG8、YG6和YW2类硬质合金刀具。粗加工采用YG8和YG6,表面精加工采用YW2刀具较好。

YG6、YG8为含钴的硬质合金刀具,YG8是钨钴类材料,耐磨性良好,使用强度和冲击韧性。YW2为含钨钽(铌)钴类的硬质合金刀具,钴的量较多,抗弯强度高。

3、冷却切削液

最早的冷却液是采用四氯化碳勾兑,但是四氯化碳易挥发且有毒,现已基本弃用。

我们用过很多种刀具,包括很便宜的普通白钢刀、高速钢,现在有用日本的UNGALOY、KORLOR、MITSUBISHI、切削液、乳化油 YS901。

具体情况需要各位根据自己的需求进行改进车刀、切削液、进刀量、车速,如为了省刀具,就得把冷却、排削子做好。

 

Q6:钛合金车铣加工应该使用什么冷却液?有人说易燃,真的吗?如何避免呢?

钛及钛合金材在机加工的过程中的确会易燃,但是在冷却液方面并无特殊的要求,在一般的加工中使用普通的皂化液即可。

钛元素在地壳的含量很高,其之所以被称为稀有元素是因为钛元素的提炼难度较大,钛元素本身的活跃性很大,所以更容易氧化、易燃。

在加工过程中,钛材着火主要是由削子引起,温度过高且与空气接触表面积大,更加造成易燃;在磨光抛光抛光的过程中,会产生大量的粉尘,更加容易引起易燃易爆。

避免的手段大致分为以下几种:

a)减小进刀量;

b)冷却充分;

c)保持通风;

d)如果现场加工过程中产生明火,尽量避免直接用水扑火,可采用干沙子进行隔离灭火;

e)冷却,非常重要;

f)切忌使用易燃的切削油。

 

更多问题及详细答案请加工作人员微信领取完整版:

钛合金钻孔用什么样的钻头?

钛合金加工中有什么办法可以有效减少材料变形?

海洋石油钻探行业,航空航天(飞机制造业),超高温超低温强腐蚀等特种恶劣环境下都使用哪些牌号的钛合金材料?分别使用哪些刀具加工这些材料?

电火花加工钛合金如何解决变色以及减小电极损耗?

全国或全球一年消耗的钛合金/纯钛料多少吨?有大概的数据吗?

……

 

*由于篇幅有限,本文仅展示部分内容。

 

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请备注:问答


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