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钛合金零件高速铣削时的切屑变形-医用植入钛合金腔体

文章出处:慷鼎五金责任编辑:yaxun88编辑:yaxun88人气: 发表时间:2020-09-25 11:19 字体大小:【
1.不同介质下钛合金的切屑形态
当钛合金在不同介质下高速铣削时,由于刀具与切屑之间的摩擦和散热条件不同,因此切屑的形状和表面条件也不同,如图2所示。刀具与切屑之间的摩擦力更大,铣削区的温度高,流过前刀面后的切屑变形更大,并且切屑表面具有更多的条纹皱纹和较差的平整度。
医用植入的钛合金腔体
2.不同铣削速度下的钛合金切屑形态
在钛合金的高速铣削试验中,在不同铣削速度下产生的切屑形状分析存在很大差异。因此,铣削速度对切屑的宏观形状有较大的影响。图3显示了铣削速度下的切屑照片差异。


在空气和油雾下不同铣削速度下的钛合金切屑形态
图3在空气和油雾下不同铣削速度下的钛合金切屑形态
从上图的分析可以得出结论,随着铣削速度的增加,切屑的形状变得越来越规则,尤其是当铣削速度达到300m / mim时,经过计算和测量,切屑的长和宽切屑非常接近理论值(钛合金的变形系数非常小,几乎等于1,甚至小于1)。产生不规则切屑的主要原因是速度越低,切屑与工具之间的接触时间越长,切屑与工具之间的摩擦时间越长。因此,速度越低,切屑的变形越明显;速度越高,切屑的变形越明显;工具摩擦切屑的时间越短,切屑的变形就越不明显。另外,随着铣削速度的增加,铣削温度将逐渐升高,摩擦系数将减小,并且切屑上的摩擦力越小,因此切屑的变形越小。
三,钛合金切屑变形的微观分析
从图4可以看出,在不同介质下芯片的表面微观形态也不同。在氮气油雾介质下,芯片上存在一些微裂纹(图4(c))。这些微裂纹主要分布在边缘和芯片上。最后,大多数微裂纹与沿前刀面的芯片滑动方向相同(图5,区域I),少数微裂纹垂直于芯片的滑动方向(图5) ,区域II)。在氮气油雾介质下产生微裂纹的原因可能是:
1.将氮气油雾喷入切削区域,马上带走大量热量,在切屑中产生热应力和热裂纹;
2.氮气油雾中的氮气与碎片中的钛发生化学反应,生成脆性的氮化钛。这些氮化钛分布在切屑的表面和内部,使切屑在强力挤压和摩擦下容易产生脆性裂纹。


不同切削介质下切屑局部正面的SEM照片
图4不同切削介质下切屑局部正面的SEM照片

由于空气油雾在切削过程中也会带走大量热量,但切屑中没有微裂纹(图4(a)),因此第一种可能性无效。因此,可以认为微裂纹是由氮的存在引起的。的。切屑容易产生脆性裂纹,当切屑流过前刀面时,将减少对铣刀的冲击,从而在一定程度上降低铣削力。

4.钛合金切片的金相分析
1.金相照片比较
在形成钛合金切屑的过程中,材料的塑性退化较大。在太阳gg娱乐官网登录页面硬化过程中,切屑在剪切滑移表面上的应力会增加,局部达到材料的强度极限。此时,芯片仅被上部覆盖。挤压并且下部仍然连接,即靠近前刀面的一侧是光滑的,而另一侧是锯齿状的,形成集中的剪切滑屑。

图6表明,在氮油雾下切屑的结节化趋势非常明显,切屑底部的连接很少,有时切屑结与切屑几乎分开。尽管在空气油雾下切屑的结瘤趋势比干磨过程更明显,但不如氮气油雾好。
氮油雾和空气油雾下的切屑打结比干磨更明显的原因是,油雾的冷却作用降低了切屑滑动面上钛合金的可塑性,并且切屑易于沿切屑剪切。滑动表面。 。在氮气油雾下,由于氮和钛在高速滑动切屑表面上产生脆性的TiN,因此高剪切力会增强切屑的集中剪切滑动作用,从而使切屑的结节特性更加突出。

2,剪切角f比较
图7是剪切角f随速度的曲线。由图可知,随着铣削速度的提高,钛合金切屑剪切角的空气油雾,氮气油雾和干磨条件都有增加的趋势,即切屑变形减小,特别是当铣削速度超过275m /分钟,这种趋势更加明显。产生此结果的主要原因有两个。一方面,缩短了变形时间,减少了钛合金的变形。另一方面,由于切屑速度对前刀面的平均摩擦系数有影响,因此高速切削时的切削速度越高。越大,前刀面的平均摩擦系数越小。当切削速度非常高时,由于切削温度高,切屑底层会软化以形成薄的微溶层。在这种情况下,切削速度的变化对切屑变形影响很小。
另外,在相同速度下,切屑在氮气油雾下的剪切角大于空气油雾的切角。原因是在氮气介质下,切屑的剪切滑动表面上存在氮化钛,剪切滑动表面的可塑性降低。在集中剪切滑移过程中,切屑更有可能经历塑性不稳定性。变形减小并且剪切角f减小。

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