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Ti-6V-4V合金加工工艺
宝鸡市中金有色金属有限公司    2017-11-28 18:06:08    文字:【】【】【

碳纤维增强复合材料具有轻质高强等优点,近年来在航空航天领域多有应用。钛合金具有强度高、密度低、耐热性好等优良性能。在航空制造领域,往往将CFRP和Ti-l5V4V合金叠加在一起使用,而二者需用螺栓连接,因此就需要钻孔加工,而这种材料钻孔加工的研究报告极少。为此采用超硬钻头对CFRP和.ri一6V4V合金的叠层材料进行了钻孔加工,研究切削条件、刀具涂膜种类与刀具磨损的关系,探讨最优的切削条件。

    实验采用4种涂膜的超硬钻头(6 mm),分别为TiA1N涂膜超硬钻头、TiA1Cr/TiSi涂膜超硬钻头、TiSiN涂膜超硬钻头以及A1CrSiN涂膜超硬钻头。被加工材为CFRP(厚度3 mm)和Ti-6V-4V合金(厚度9.5 mm)的叠层材料。切削速度为18.8 m/min,进给量为0.2 mm/r,实验在干式及湿式2种条件下进行,湿式切削时水雾的流量为100 mL/h。从钻头内部施加的压力为0.35 MPa。测量在钻孔加工中被加工材上的推力、力矩及钻头切削面的磨损量,并观察加工孔的表面状况。当钻头切削面磨损达0.2 mm时定义为工具寿命结束,并终止实验。

    实验表明对CFRP钻孔时,其推力和力矩随切削条件的变化不大;对钛合金钻孔时,在湿式条件下切削时其推力比干式切削要小。钛合金钻孔时的力矩在切削距离小于375 mm(N=30,N为孔数)时变化不大,而当切削距离大于1 125 mm(N=90)时,湿式条件下的力矩急剧增大。对刀具磨损状况的观察表明,TiA1Cr/TiSi涂膜的超硬钻头磨损最小,其次为A1CrSiN涂膜钻头。干式与湿式条件相比较可以看出,湿式钻孔时工具寿命要长,这是由于使用水雾降低了切削温度,从而减轻了工具的磨损现象。对钻孔的表面及孔内壁的观察表明,干式钻孔时CFRP内壁出现层问剥离现象,湿式钻孔时CFRP与钛合金的连接侧呈现烧伤现象,这是由于钛合金切削温度的上升引起的。另外在湿式钻孔中钛合金的孔内壁有损伤,这是由于所用的双刃钻头随着工具磨损的增大,二片刃的切削抗力平衡被破坏,使第二刃在加工内壁引起跳动,这样在第二切削面上就有钛的粘着,这是采用双刃钻的现象。而用单刃钻干式切削时就没有出现这种钛合金的粘附现象。


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