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钛合金的材料磨削加工技术

来源:      2019-11-20 8:48:13      点击:

  现阶段,航空发动机零件多数采用钛合金材料,根据装配需求,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证零件表面的质量。由于钛合金材料本身物理机械性能,磨削加工时易出现表面烧伤、表面完整性降低,目前急需解决对钛合金材料磨削的问题,所以选择合适的砂轮是非常必要的。

  1钛合金材料性能分析

  钛合金的种类大致分为三类,α钛合金、β钛合金、α+β钛合金。具有比重小,比强高,耐高温,耐腐蚀、超记忆,无磁性,弹性模量低,生物相容性号,这一系列优良的使其在广泛的领域得到应用。钛的熔点为1668℃,沸点为3400℃,高于镍铁,因此,轻型耐热成为了其优良的基础,可在500℃下长期工作。新型钛合金长期工作温度还要高,在300-350℃下其强度比铝合金高10倍。常用α+β钛合金强度达到1.2GPa,比重0.44MPa,比强度23-27,均高于合金钢。钛合金的抗拉强度可超过1.5GPa,对其加工必须施加很大的力,是典型的难加工材料。

  钛的热导系数为0.036cal,TC11钛合金的导热性能更差。钛的弹性模量约为钢的1/2,加工时回弹性大,容易振动。

  钛合金中含有氧,氢、氮、碳,有时还包括硅,铁等杂质元素,这些元素进行了强烈的反应,以间隙式存在于晶格中,可使钛合金强度提高,塑性下降,甚至使断裂韧性、低温韧性、疲劳强度、耐蚀性、冷成型和可焊性变坏。钛合金在高温中化学性极高,在一定磨削温度下,钛形成氧化,氮化保护膜,使表面层硬化变脆,降低了弹性,加大了加工硬化程度,磨削时容易贴附,堵塞砂轮,造成磨削过热,表面完整性降低。

  2钛合金磨削砂轮的选择

  2.1钛合金磨削要求砂轮粘附小,磨损小,不易堵塞,磨削温度低

  这主要包括磨料的粒度结合剂组织形状尺寸。普通砂轮由磨料结合剂和气孔组成。磨料作用是磨削被加工材料形成符合要求的表面。结合剂的作用是把磨料粘结到一起,形成一定形状和硬度,使磨粒在磨削过程中保持稳定的运动轨迹,并能自脱。气孔是在磨削进程中起到排屑,冷却兼有润滑作用。普通磨料包括刚玉系列(氧化铝),和碳化硅系列。磨削钛合金应选择碳化硅砂轮。

  2.2结合剂的选择

  结合剂分树脂和陶瓷两种:

  1)陶瓷结合剂颗粒能力强,热稳定性与化学稳定性好,防水,耐热,耐腐蚀,磨损小,长时间保持磨削性能,具有多孔性,不易堵塞,生产率高。脆性大,不能经受较大冲击负荷。

  2)树脂结合剂砂轮强度高,有弹性,耐冲击好,热稳定性差,耐腐蚀性差,高温下会软化失去强度。

  磨削钛合金应选陶瓷结合剂砂轮。

  2.3粒度的选择

  磨削钛合金通常采用36#-80#粒度。

  2.4砂轮组织硬度

  磨削钛合金通常应选择较软硬度或者中等硬度,组织较松的大气孔砂轮。