为什么钛合金很难加工？

1.中国钛加工中的物理现象

钛合金的切削力仅略高于相同硬度的钢，但加工钛合金的物理现象要比钢复杂得多，这使得钛合金的加工变得极其困难。

大多数钛合金的导热系数很低，只有钢的1/7和铝的1/16，因此，钛合金在切削过程中产生的热量不会迅速传递到工件或被切屑带走，而是集中在切削区，产生的温度可高达1000℃甚至更高，使刀具的刀具刃口迅速磨损，产生切屑和切屑肿瘤，磨损刃迅速出现，也使切削区产生更多的热量，进一步降低了刀具的使用寿命。

在切割过程中产生的高温也破坏了钛合金零件的表面完整性，导致零件的几何精度降低，加工硬化现象严重降低了其疲劳强度。

钛合金的弹性对零件性能是有利的，但在加工过程中，工件的弹性变形是引起振动的重要原因。切割压力会导致“弹性”的工件离开刀具并反弹，这会导致刀具和工件之间的摩擦比切割动作更大。摩擦过程还会产生热量，加剧了钛合金导热性差的问题。

当加工薄壁或环形零件等可变形零件时，这个问题就会加剧，而将薄壁钛零件加工到所需的尺寸精度并不是一件容易的任务。当工件材料被刀具推开时，薄壁零件的局部变形超出弹性范围，导致塑性变形，切削点处材料强度和硬度显著增加。在这一点上，以最初确定的切割速度进行的加工变得太高，进一步导致刀具的快速磨损。

“热”是钛合金难加工的“罪魁祸首”！

2.支持钛合金加工工艺技术

根据对钛合金加工机理的理解，结合以往的经验，钛合金加工的主要工艺要点如下：

(1)采用正角几何形状的刀片，以减少切削力、切削热和工件变形。

(2)为了保持恒定进给，以避免工件硬化，刀具在切削过程中应始终处于进给状态，铣削时的径向进给量应为半径的30%。

(3)采用高压、大流量切削液，确保加工过程的热稳定性，防止高温引起的表面退化和刀具损坏。

(4)为了保持刀片的刃口锋利，钝的刀具会导致热量积累和磨损，从而导致刀具失效。

(5)尽可能在最软的状态下加工钛合金，因为硬化的材料变得更难加工，热处理增加了材料的强度并增加了镶件的磨损。

(6)使用大的刀尖半径或倒角来切入，尽可能多地将刀刃放入刀口。这减少了每个点的切削力和热，并防止了局部断裂。在所有切削参数中，切削速度对刀具寿命Vc的影响最大，其次是径向刀具消耗(铣削深度)ae。

3.中国从刀片一开始就解决钛的加工问题。

在钛加工过程中发生的刀片沟槽磨损是沿切割深度在后面和前面局部发生的，通常是由早期加工留下的硬化层引起的。在超过800°C的加工温度下，刀具和工件材料之间的化学反应和扩散也会导致沟槽磨损。在加工过程中，来自工件的钛分子积聚在刀片的正面，并在高压和高温下与刀具刃口焊接，形成切屑肿瘤。当肿瘤从刀刃上切除时，它会带走刀片的碳化物涂层，因此钛的加工需要特殊的刀片材料和几何形状。

4.中国一种适用于钛加工的刀具结构

钛加工的重点是热，必须及时、准确地将大量高压切削液注入刀具刃口，才能快速排出热量。市场上有专门为钛加工设计的独特配置的铣刀。