鈦合金以其比強度高、機械性能及抗蝕性良好而成為飛機及發(fā)動機理想的制造材料，但由于其切削加工性差，長期以來在很大程度上制約了它的應用。隨著加工工藝技術的發(fā)展，近年來，鈦合金已廣泛應用于飛機發(fā)動機的壓氣機段、發(fā)動機罩、排氣裝置等零件的制造以及飛機的大梁隔框等結構框架件的制造。我公司某新型航空發(fā)動機的鈦合金零件約占零件總數的11％。本文是在該新機試制過程中積累的對鈦合金材料切削特性以及在不同加工方法下表現出的具體特點的認識及所應采取工藝措施的經驗總結。

1 鈦合金的切削加工性及普遍原則

鈦合金按金屬組織分為a相、b相、a+b相，分別以TA，TB，TC表示其牌號和類型。我公司某新型發(fā)動機所用材料為TA，TC兩種。一般鑄、鍛件采用TA系列，棒料用TC系列。

特點及切削加工性　

鈦合金相對一般合金鋼具有以下優(yōu)點：　

比強變高：鈦合金密度只有4.5g/cm3，比鐵小得多，而其強度與普通碳鋼相近。

機械性能好：鈦合金熔點為1660℃，比鐵高，具有較高的熱強度，可在550℃以下工作，同時在低溫下通常顯示出較好的韌性。

抗蝕性好：在550℃以下鈦合金表面易形成致密的氧化膜，故不容易被進一步氧化，對大氣、海水、蒸汽以及一些酸、堿、鹽介質均有較高的抗蝕能力。

另一方面，鈦合金的切削加工性比較差。主要原因為： 導熱性差，致使切削溫度很高，降低了刀具耐用度。600℃以上溫度時，表面形成氧化硬層，對刀具有強烈的磨損作用。塑性低、硬度高，使剪切角增大，切屑與前刀面接觸長度很小，前刀面上應力很大，刀刃易發(fā)生破損。彈性模量低，彈性變形大，接近后刀面處工件表面回彈量大，所以已加工表面與后刀面的接觸面積大，磨損嚴重。鈦合金切削過程中的這些特點使其加工變得十分困難，導致加工效率低，刀具消耗大。

切削加工的普遍原則

根據鈦合金的性質和切削過程中的特點，加工時應考慮以下幾個方面：

盡可能使用硬質合金刀具，如鎢鈷類硬質合金與鈦合金化學親和力小、導熱性好、強度也較高。低速下斷續(xù)切削時可選用耐沖擊的超細晶粒硬質合金，成形和復雜刀具可用高溫性能好的高速鋼。

采用較小的前角和較大的后角以增大切屑與前刀面的接觸長度，減小工件與后刀面的摩擦，刀尖采用圓弧過渡刃以提高強度，避免尖角燒損和崩刃。要保持刀刃鋒利，以保證排屑流暢，避免粘屑崩刃。切削速度宜低，以免切削溫度過高；進給量適中，過大易燒刀，過小則因刀刃在加工硬化層中工作而磨損過快；切削深度可較大，使刀尖在硬化層以下工作，有利于提高刀具耐用度。

加工時須加冷卻液充分冷卻。　

切削鈦合金時吃刀抗力較大，故工藝系統(tǒng)需保證有足夠的剛度。由于鈦合金易變形，所以切削夾緊力不能大，特別是在某些精加工工序時，必要時可使用一定的輔助支承。

以上是鈦合金加工時需考慮的普遍原則，事實上，用不同的加工方法時及在不同的條件下存在著不同的矛盾突出點和解決問題的側重點。