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钛合金切削油有什么作用

发布时间:2025-03-30 12:31:39

A. 钛合金的切削工艺措施有哪些

钛合金以其比强度高、机械性能及抗蚀性良好而成为飞机及发动机理想的制造材料,但由于其切削性差,长期以来在很大程度上制约了它的使用。随着工艺技术的发展,近年来钛合金已广泛使用于飞机发动机的压气机段、发动机罩、排气装置等零件的制造以及飞机的大梁隔框等结构框架件的制造。但是钛合金导热性差致使切削温度很高,在切削过程中的这些特点使其变得十分困难,下面简单介绍下钛合金的各种切削工艺有哪些特点:
(1)车削工艺
钛合金车削易获得较好的表面粗糙度,硬化不严重,但切削温度高刀具磨损快。针对这些特点主要在刀具、切削参数方面采取以下措施:合适的刀具前后角、刀尖磨圆、较低的切削速度、适中的进给量、较深的切削深度、专用切削油充分冷却;车外圆时刀尖不能高于工件中心,否则容易扎刀;精车及车削薄壁件时,刀具主偏角要大。
(2)铣削工艺
钛合金铣削比车削困难,因为铣削是断续切削,并且切屑易与刀刃发生粘结,当粘屑的刀齿再次切入工件时,粘屑被碰掉并带走一小块刀具材料形成崩刃,极大地降低了刀具的耐用度。因此对钛合金铣削采取措施:一般采用顺铣、使用高速钢刀具、使用专用钛合金切削油、从工件装夹及设备方面提高工艺系统刚性。
(3)磨削工艺
磨削钛合金零件常见的问题是粘屑造成砂轮堵塞以及零件表面烧伤。其原因是钛合金的导热性差,使磨削区产生高温,从而使钛合金与磨料发生粘结、扩散以及强烈的化学反应。粘屑和砂轮堵塞导致磨削比显著下降,扩散和化学反应的结果,使工件被磨表面烧伤,导致零件疲劳强度降低,这在磨削钛合金铸件时更为明显。为解决这一问题采取的措施是:选用绿碳化硅砂轮材料、稍低的砂轮速度、稍小的进给量、用低粘度磨削油充分冷却。
(4)钻削工艺
钛合金钻削比较困难,常在过程中出现烧刀和断钻现象。这主要是由于钻头刃磨不良、排屑不及时、冷却不佳以及工艺系统刚性差等几方面原因造成的。因此在钛合金钻削加工中须注意以下几点:选用高速钢硬质合金刀具、勤退刀并及时清除切屑、使用专用深孔钻切削油、提高工艺系统刚性。
(5)铰削工艺
钛合金铰削时刀具磨损不严重,使用硬质合金和高速钢铰刀均可。使用硬质合金铰刀时,要采取类似钻削的工艺系统刚度,防止铰刀崩刃。钛合金铰孔时出现的主要问题是铰孔不光,可采取以下解决措施:修窄铰刀刃带宽度以免刃带与孔壁粘结、切削刃磨损后要及时修磨、必要时可加大校准部分倒锥。
(6)攻丝工艺
钛合金攻丝主要因为切屑细小,易与刀刃及工件粘结,造成表面粗糙度值大扭矩大。攻丝时丝锥选用不当及操作不当极易造成硬化,效率极低并时有丝锥折断现象。其解决办法如下:优先选用跳牙丝锥、切削锥部分磨出负倾角、先粗钻再用扩孔钻扩孔、尽量采用机攻避免硬化。

B. 五金工件容易生锈怎么办

在金属加工行业中钢铁、铝、镁、钛等材质的工件最为常见,如何防止被加工金属物件腐蚀、防止机器部件腐蚀一直是困扰五金企业的难题。通常影响工件锈蚀的因素除了工件材质之外,还有水分/湿度、温度、空气质量、金属加工油是否受到污染、细菌等。下面我们就为大家介绍下常见的金属加工腐蚀问题,希望能帮到大家:
一、钢铁的生锈问题:
钢铁是最常见的一种金属,价格低强度高,缺点是容易腐蚀生锈。在加工过程中金属加工油里常用的锈蚀抑制剂的防锈能力很关键。而在工件存储过程中,影响钢铁生锈的因素有金属加工油细菌衍生物含量高、湿度大、空气里酸值过高等。
解决钢铁生锈问题的方法是使用油性切削油,能在保证加工质量的前提下防止钢铁生锈问题的发生。
二、铝材腐蚀的问题:
铝材的优点是密度低且不容易腐蚀,但是在某些情况下铝也会出现腐蚀问题。比如接触到某些金属盐(如氯化物),PH值过高、与其它金属接触形成电偶腐蚀。
解决铝材腐蚀问题的方法是使用硫化猪油作为主要极压添加剂,减少氯化石蜡的比例,可以有效防止铝腐蚀问题的出现。
三、镁加工中的腐蚀问题:
镁金属的密度小但是强度高但是化学性质活泼,和水会发生反应生成氢气易燃易爆。当使用水基加工液时这个问题特别明显。
解决镁加工中的腐蚀方法是选用纯油性切削油代替水性切削液,在加工生产之前对金属加工油和镁片进行腐蚀性测试,从而判断金属加工油和镁之间反应的强度,另外还应注意镁片的腐蚀程度。
四、钛金属的腐蚀问题:
钛金属是强度重量比最高的金属而且常温耐腐蚀性能好,但是导热性能差。由于导热性能差,在加工时热量就容易集中在切割面接触面上,在高温条件钛金属下容易发生应力腐蚀开裂等。
解决钛金属的腐蚀问题的方法是使用加工钛合金专用的精密切削油,钛合金专用切削油不仅冷却性能优异,还能提供优秀的极压抗磨性能,有效的保护切削刀具。
在金属加工和处理工艺中,如何防止金属在加工过程中受到腐蚀是金属加工油的一个重要性能指标。本文对四种常见金属的性能进行了浅析,探讨了金属加工油在使用中造成的金属腐蚀问题。由于每种金属有不同的物理化学特性,因此要根据自身工况和工程师建议选购金属加工油,从而大幅度提高企业的产品质量和加工效率。

C. 防锈金属切削液的特性用途与方法

合理使用金属切削液,既可提高金属切削液的使用效果,保证工件加工质量,又可延长

刀具寿命,降低加工成本。在机械行业中,金属切削液(以下简称切削液)被广泛应用于各种切削加工中,如车削、铣削、钻削、磨削、切齿和切螺纹等。合理使用切削液能有效地减小切削力、降低切削温度、减小加工系统热变形、延长刀具使用寿命和改善加工表面质量。此外,使用高性能切削液也是改善某些难加工材料切削加工性的一项重要措施。


A>切削液的作用

金属切削液在机械去除加工中的主要作用是冷 却、润滑、清洗和防锈。由于液体的对流和汽化可以降低刀具和工件的表面温度,从而防止了工件表面的烧伤和形变。此外,切削液应具有抗泡沫性、抗霉菌变质性,做到排放不污染环境,不伤害人体和使用经济性等要求。为此,在切削液中常需加入一些特殊添加剂,如油性剂(可吸附在工件表面上形成油膜)、极压剂(在高温高压下能形成牢固的化学膜,起减摩、防粘结作用)、防锈剂(防止金属锈蚀)、消泡剂(防止切削液在喷淋时产生泡沫)、抗氧化剂(防止切削油在高温高压下氧化)、表面活性剂等。添加剂是金属切削液工艺技术中的核心要素,优良的添加剂配方已成为切削液生产企业提高自身品牌市场竞争力的必要条件。


B> 切削液的种类

按形态来分,有:液体切削液和固体润滑剂两种。生产中常用的液体切削液有:以润滑为主的油基切削液和以冷却为主的水基切削液两大类。

油基切削液又称切削油,其基本成分是基础油(矿物油或合成油)。使用时不需要稀释,直接使用原液。根据加工方式、刀具材料、工件材料和加工要求的不同,可在基础油中适量加入各种添加剂,如油性剂、极压剂(如氯、硫、磷等)、防腐蚀剂、抗氧化剂等,配制成性能各异的油基切削液。油基切削液按照基础油和添加剂的不同,大致可分为纯矿物油(如L-AN5~L-AN32牌号的全损耗系统用油,即机械油、或煤油和轻柴油等)、纯合成油(其基础油由合成脂、聚α烯烃、聚醚、聚二醇等组成)、活性极压切削油(如硫化油)、非活性极压切削油(如含氯、磷等添加剂切削油)和减摩切削油。用矿物油作基础油的切削油具有润滑性能优良、防锈性能好的优点,故使用最多;但因矿物油在高速加工时易产生烟雾和易燃烧,生物降解性差,污染水和土壤,有损操作者健康。因此,以矿物油为主的切削油发展趋势:一是矿物油逐渐被生物可降解的、不含芳香烃的聚烯烃合成类物质所替代;二是逐渐被水基切削液所替代,以节省能源2.2水基切削液 水基切削液是目前应用最多的切削液,其产品约 占到切削液市场总份额的百分之七十。 水基切削液需要用水稀释后加以使用,根据稀释后的状态可分为乳化切削液、微乳化切削液和合成切削液。

(1)乳化切削液

乳化液是用矿物油、乳化剂(如石油磺酸钠,磺化蓖麻油等)及添加剂预先配制好的乳化油(称为原液)加水稀释而成的乳状液体。因为油不溶于水,为了使两者混合,所以必须加入乳化剂。乳化剂是一种表面活性剂,它的分子是由极性基团和非极性基团两部分组成。前者亲水,可溶于水;后者亲油,可溶于油。把油在水中搅拌成细粒时,乳化剂分子能定向地排列吸附在油水两界面上,把油和水连接起来,使分离的细粒不再因凝聚而浮游在水中,成为浮浊液。乳化液中含乳化油少,即浓度低的(如浓度为3%~ 5%),冷却和清洗作用好,适于粗加工和磨削;浓度高的(如浓度为10%~20%)润滑作用好,适于精加 工(如拉削和铰孔等)。为了进一步提高乳化液的润滑性能,还可加入一定量的氯、硫、磷等极压添加剂,配制成极压乳化液。

(2)合成切削液

合成切削液原液一般不含油,故润滑性相对差些,但可节省能源,利于环保,它可以与水互溶,配置后的切削液多为透明,可见性好,使用寿命长,特别适合在数控机床和加工中心等高效设备上使用。例如,我国积架石油化工有限公司开发的环保型全合成金属加工液与英国比尔(Korniche)公司推出的 SCF600和SCF900全合成磨削液就属于这一类产品, 适用于黑色与有色金属的一般机械加工和磨削加工。

(3)微乳化切削液

微乳化液原液中含油量(即油性添加剂含量)较小,而表面活性剂、防锈剂含量较大,加水配制后呈半透明微乳状,其外观和性能介于乳化液和合成切削液两者之间。它兼具乳化液与合成切削液两者的优点,又弥补了两者的不足,是近十年来发展较快,应用日益广泛的一种水基切削液。目前国外一些著名公司推出的水基切削液产品,如英国比尔公司开发的SCFUniversal绿色金属加工液与德国奎克化学(中国)公司推出QUAKERCOOL370KLG合成酯专利切削液都属于这一类产品。QUAKERCOOL370KLG中的合成酯是由脂肪酸和醇类反应生成的化合物,具有极好的润滑性,与水混合后可形成微乳液,并且在金属加工环境中较难降解,确保刀具与切屑、以及刀具与工件接触区界面上能保持良好的液体润滑、边界润滑和极压(EP)润滑的条件,尤其适用于在铝合金、钛合金及铬、镍、铁合金等难加工材料的加工场合下使用。

固体润滑剂中使用较多的是二硫化钼(MoS2),它是一种良好的环保型润滑剂。由MoS2形成的润滑膜具有很小的摩擦系数(0.05~0.09)、高的熔点(1185℃)、很高的抗压性能(3.1GPa)。切削时可将MoS2涂刷在刀具表面或工件表面上,也可添加在切削油中。在高温、高压情况下,它仍能保持很好的润滑性和耐磨性。此外,使用MoS2润滑剂还能防止粘结和抑制积屑瘤产生,延长刀具寿命和减小表面粗糙度。MoS2润滑剂已成功地用于镗铰、深孔、攻丝和拉孔等加工中。例如,采用一种(Ti,Al)N+MoS2软涂层的硬质合金钻头[即先在钻头上用(Ti,Al)N进行硬质涂层,然后再在其上涂刷MoS2软涂层]干钻削灰铸铁发动机缸体上深孔,刀具寿命高达1600min,而只涂TiN或TiCN涂层的钻头,其寿命分别为19.6min和44min。


C>切削液的选用

切削液的效果除了取决于切削液本身各种性能外,还取决于加工要求、工件材料、刀具材料和加工方式等因素,应综合考虑,合理选择和正确使用。

(1)要根据加工要求来选用粗加工时,切削用量较大,产生大量的切削热,为了降低切削温度,这时应选用冷却性能好的水基切削液。精加工时,要求工件获得最佳的表面质量和较小的表面粗糙度值,故应采用切削油。

(2)要与不同的加工方式相对应在当代机械加工中,切削方式多种多样。例如车削、铣削和钻孔,通常要求高效率加工,故应选用水基切削液;而拉削和切齿时,须用价格较贵的复杂刀具加工,为保证加工质量及刀具有较长的使用寿命,故最好选用油基切削液。随着加工分类越来越细。切削液也有非标准化的发展趋势。不同切削方式都有不同品牌切削液对应。例如,针对高速磨削,德国欧海(OEL-HELD)公司研发出了专用的高性能磨削油,由于其组成结构为纯烷烃,具有优异的抗剪切能力和抗老化稳定性,非常适合于高速磨削加工,从而改变了以往用通用切削液代替磨削油的加工方式。

(3)要根据工件和刀具不同的材质来选用不同材质的刀具和工件,其耐高温性、可切削性、硬度等各自相异,此时要分别选用不同的切削液。例如,加工齿轮一类硬度较低的工件,就要采用粘度较高的切削液,以防止齿轮表面产生划痕;而切削不锈钢一类难加工材料,宜选用极压切削油或极压乳化液。又如,用立方氮化硼(CBN)超硬刀具切削淬硬钢等一类高硬度材料时,虽然CBN能承受1250~1350℃的切削温度,但在1000℃左右高温下,CBN会同水蒸气及空气中的氧起反应,生成氨和硼酸,这种化学反应称为水解作用,会加速刀具磨损。因此用CBN刀具湿式切削时,须用带极压添加剂的水基切削液或极压切削油,以减弱水解作用。

(4)要参照机床本身特性来选用对一些高效贵重设备,从维护保养角度考虑,应选用理化性能稳定的油基切削液加工,以防止金属件腐蚀、生锈、运动零部件活动部分发生障碍等。可是对一些开放式的机床一般不宜使用油基切削液,以免切削油大量挥发而耗散。

(5)要性能与价格两者兼顾针对具体加工条件应选择性能与价格比最高的切削液。

此外,所选用的切削液还要求不能对操作工人的健康及环保带来负面影响。目前由于全球环境意识的增强及环境保护立法的要求日益严格,市场对切削液绿色环保性能的要求越来越高。所以,一些生物降解性好的油基切削液受到了人们的青睐。例如,好富顿公司的HocutTR2000系列产品就是这样一款采用易生物降解植物油精制而成的两相(油相和水相)控制的环保型切削液。而用钨酸盐、钼酸盐代替水基切削液中的具有毒性的防锈添加剂方法也已在生产中推广。

D. 不同材质的工件选用切削油时有哪些注意事项

切削是指用切削工具把坯料或工件上多余的材料层切去成为切屑,使工件获得规定的几何形状、尺寸和表面质量的方法。不论对任何材料的切削,含有硫化极压添加剂的切削油的使用对工件材料的可切削性具有重要意义。从工件材料上分铸铁、铝、钛合金、铝合金以及合金钢等,切削油通过硫化极压剂的平稳释放可以达到非常高的精度和表面质量,解决了传统非专用油品性能不足的问题。下面简单介绍下不同材质的工件选用切削油时有哪些注意事项:
一、根据工件的材质选用切削油
(1)铸铁加工时需选择防锈功能强的切削油。铸铁与青铜等为脆性材料时,切削中常形成崩碎切屑,容易随切削油到处流动,流入机床导轨之间造成部件损坏,可使用冷却和清洗性能好的切削油并做好过滤工作。
(2)铝制品由于某些等级的铝材具有粘性和拖尾不能采用自由切削,有些铝合金很坚硬且耐磨性高,需要使用含有硫化猪油等抗磨性能高的切削油以防止刀具产生积屑磨损刀具。
(3)铜、铝合金以及切削有色金属和轻金属时,切削力和切削温度都不高,可选用抗磨剂比例不高但具有良好的抗腐蚀性能的铜铝合金专用切削油。
(4)切削合金钢、钛合金时如果切削量较低、表面粗糙度要求较小,如拉削以及螺纹切削需要极压性能优异的切削油,可选用硫化脂肪酸酯作为主要添加剂的极压切削油。
二、根据加工刀具材料选择
在一些精密的高强度加工中,例如:拉削、攻丝、深孔和钻削,需要切削油具有优异的极压抗磨性能以保护刀具,可选用极压切削油或专用攻丝油、深孔钻切削油等。
(1)工具钢刀具的耐热性能差,高温下失去硬度,因此要求采用冷却性能好、粘度低流动性好的切削油。
(2)高速钢刀具进行高速粗切削时,切削量大并产生大量的切削热,应采用冷却性好的切削油。如果用高速钢刀具进行中、低速的精加工时,一般采取低粘度切削油能减小刀具和工件的摩擦黏结,抑制切削瘤生成,提高加工精度。
(3)硬质合金刀具熔点和硬度较高,化学和热稳定性较好,切削和耐磨性能比高速钢刀具好得多,在一般加工中可使用活性硫切削油。如果是重切削,切削温度很高,容易极快磨损刀具,此时应选用非活性硫化切削油并增大切削油的流量,保证充足的冷却润滑。
(4)陶瓷刀具、金刚石刀具和立方氮化硼刀具都具有较高的硬度和耐磨性,切削时一般使用低粘度的非活性硫化切削油,以保证加工工件的表面光洁度。

E. 钛合金切削工艺的常见问题和注意事项有哪些

钛合金具有强度高而密度又小,机械性、韧性和抗蚀性能好的优点,但是另钛合金的工艺性能差,切削困难,非常容易吸收氢氧氮碳等杂质,致使成品性能下降,严重时会直接报废工件。钛合金切削的一些常见问题和注意事项:
(1)由于钛合金的弹性模量小,工件在加工中的夹紧变形和受力变形大,会降低工件的加工精度;工件安装时夹紧力不宜过大,必要时可增加辅助支承。
(2)如果使用含氢的切削油,切削过程中在高温下将分解释放出氢气,被钛吸收引起氢脆;也可能引起钛合金高温应力腐蚀开裂。
(3)部分以氯系添加剂为主要成分的切削油中在使用时还可能分解或挥发有毒气体,使用时宜采取安全防护措施;切削后应及时用清洗剂彻底清洗零件,清除含氯残留物。
(4)禁止使用铅或锌基合金制作的工、夹具与钛合金接触,铜、锡、镉及其合金也同样禁止使用。
(5)与钛合金接触的所有工、夹具或其他装置都必须洁净,经清洗过的钛合金零件要防止油脂或指印污染,否则以后可能造成盐的应力腐蚀。
(6)一般情况下切削加工钛合金时没有发火危险,只有在微量切削时切下的细小切屑才有发火燃烧现象。为了避免火灾除大量浇注切削油进行冷却之外,还应防止切屑在机床上堆积,刀具用钝后立即进行更换,或降低切削速度,加大进给量以加大切屑厚度。
以上就是钛合金切削工艺的常见问题和注意事项,在进行钛合金切削工艺时选用钛合金专用切削油可以大幅度提高效率。

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