鈦合金零件的機械加工工藝和質(zhì)量控制

昝紅霞

青海聚能鈦業(yè)股份有限公司 青海西寧 810007

隨著社會經(jīng)濟與科技水平發(fā)展速度不斷加快，國際商業(yè)市場對鈦合金的關(guān)注度進一步增長，鈦合金加工及生產(chǎn)前景十分廣闊。由于鈦合金是以鈦為主加入其他元素組成的合金材料，因此具備質(zhì)量輕、強度高、那可是性能強度優(yōu)勢，為更為廣泛應(yīng)用在精密發(fā)動機零部件中。為從根本上提升鈦合金零部件機械加工水平，需要細致分析實際加工期間的重點及難度，制定出專項可行的質(zhì)量管控對策。

1 鈦合金零部件機械加工影響因素與難點

鈦合金零部件機械加工極易受到原料自身物理力學(xué)性能的影響。由于鈦的強度高，在削切加工前經(jīng)常會遇到工件加工刀具消耗過快等問題，零件表面光潔度與實際要求不符[1]。同時，由于鈦合金材料內(nèi)部組織成分較為復(fù)雜，在實際加工期間，晶格原子不易脫落原本平衡位置，使切削溫度進一步增長，導(dǎo)致刀具磨損更加嚴重。由于鈦合金自身的散熱性能不佳，切削時作業(yè)溫度聚集，刀具崩壞，使零件表面質(zhì)量無法得到全面管控。

在鈦合金零部件機械加工期間，也會受到走刀量、削切深度及速度等技術(shù)參數(shù)影響，使零件加工時的機床振動過大，零件結(jié)構(gòu)發(fā)生變形情況。由于薄壁零件自身的高度較低，在受到較大消極應(yīng)力影響后，加工精度下降。

因鈦合金具有顯著的化學(xué)活潑性，在受到周圍環(huán)境因素影響后，經(jīng)常會與氣體內(nèi)部雜質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致材料性能改變，出現(xiàn)晶格彎曲、塑性下降等問題。

2 鈦合金零件機械加工工藝質(zhì)量控制要點

2.1 材料質(zhì)量控制要點

在鈦合金零件機械加工過程中，需要確保加工材料以及成型件滿足實際要求。注重檢查原材料的合格證書、機械性能以及規(guī)格數(shù)量等[2]。在判斷原材料熱力學(xué)的性能過程中，需要結(jié)合金屬塑性特征，避免低氫對原材料表面造成的污染。

重點關(guān)注鈦合金零部件機械加工期間的多水溶性冷卻液質(zhì)量，確保冷卻液壓力應(yīng)當被控制在2-4MPa。避免使用內(nèi)部含有鹵族元素的冷卻液，防止鈦合金材料自身出現(xiàn)腐蝕問題。

2.2 設(shè)備質(zhì)量控制

要求鈦合金零部件加工期間的設(shè)備應(yīng)當始終保持可靠精準運行。注重選擇適宜的切削刀具以及工件裝夾位置，采用合理方式提高加工工件的剛度，避免在實際生產(chǎn)期間出現(xiàn)機床震動過大問題。

明確鈦合金零部件機械加工期間的刀具要求，由于鈦合金零部件具有化學(xué)親和力顯著等特征。在切削溫度較高的情況下，刀具的耐磨性能以及強韌性將明顯變差。為確保選擇出的刀具能夠滿足鈦合金零部件加工要求，需要零部件結(jié)構(gòu)特征、余量以及毛坯表面硬化程度，合理選擇粗加工、半精加工與精加工工序，延長刀具的使用壽命，保障鈦合金零部件生產(chǎn)車間的經(jīng)濟效益。

2.3 制造質(zhì)量控制

首先，在鈦合金零部件制作過程中，需要明確結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，在鈦合金零件轉(zhuǎn)接半徑允許范圍內(nèi)，選擇最大值轉(zhuǎn)接半徑。要求將零件表面粗糙度控制在合理范圍之內(nèi)[3]。對于承受荷載壓力較大的零部件，應(yīng)當控制其受拉區(qū)域內(nèi)的釘孔數(shù)量。避免使用削磨加工方法，滿足零部件表面粗糙度要求；

其次，在切削處理過程中，要求刀尖應(yīng)當為圓弧度，防止出現(xiàn)燒損或崩斷問題。注重控制硬質(zhì)合金與鋼車刀的幾何參數(shù)。適當提高硬質(zhì)合金刀具與高速鋼刀具的運行速度。

最后，注重制孔質(zhì)量控制工作。要求在鉆孔期間使用高強鋼或硬質(zhì)合金鉆頭，注重控制鉆頭的鉆進角度與鉆進速度。在鈦合金加工過程中，為進一步控制螺紋底孔表面加工硬化深度，還需要定期修磨鉆頭，確保其始終處于高效運行狀態(tài)。

不僅如此，在鈦合金零件機械加工后，還需對零件表面進行清洗，確保零件表面無油脂、潤滑油等，保障鈦合金零件整體適用性，提升零部件整體生產(chǎn)水平。

2.4 加工環(huán)境控制

在鈦合金零件加工過程中，對加工環(huán)境的溫度及濕度也具有較高要求。與零部件接觸的夾件不能有鋁、鉛、鋅等材料，避免與零部件發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致實際加工質(zhì)量下降。在零部件周轉(zhuǎn)與停放過程中，需要采用適宜的防護手段，避免加工環(huán)境受到鋁、鉛、鋅等金屬粉末污染。

3 鈦合金零件機械加工工藝檢測

關(guān)于確保鈦合金零件加工質(zhì)量符合預(yù)期目標，還需要做好鈦合金零件檢驗工作。依照檢驗結(jié)果，對鈦合金零件加工全過程進行嚴格管控。

現(xiàn)階段鈦合金零件檢測項目主要包括力學(xué)性能、化學(xué)性能、其他性能三種類型。其中，力學(xué)性能主要包括鈦合金零部件的延伸率、拉伸性、沖擊性能等[4]；化學(xué)性能主要包括腐蝕性、高倍組織、氫含量；其他性能包括機械性能、高溫性能、導(dǎo)電性能等。

通過嚴格遵守鈦合金檢驗標準，選擇適宜的鈦合金試驗取樣方式，能夠及時發(fā)現(xiàn)鈦合金實際生產(chǎn)期間出現(xiàn)的質(zhì)量問題，對現(xiàn)行質(zhì)量管控機制進行不斷優(yōu)化，確保鈦合金零件機械加工水平能夠與預(yù)期目標相符，確保鈦合金機械加工企業(yè)能夠鞏固自身市場占有率，獲得更高的經(jīng)濟與社會效益。

4 結(jié)語

總而言之，鈦合金零部件機械加工難度大、專業(yè)性強，在實際加工過程中，經(jīng)常會受各類不利因素影響，導(dǎo)致加工質(zhì)量與實際要求存在一定差距。為確保鈦合金機械加工全過程有序可控，需要制定出科學(xué)完善的加工質(zhì)量管理機制，加強鈦合金機械加工期間的檢測力度，及時發(fā)現(xiàn)與解決鈦合金零部件機械加工期間的各類問題。