9月13日,蘋果發布了iPhone15系列手機。值得一提的是,這是鈦合金邊框首次亮相智能手機。
鈦合金是一種輕質、耐腐蝕、強度高的材料,已被廣泛應用于航空領域,可以優化飛機各部分性能,實現和提高結構減重。蘋果公司將鈦合金材質應用于智能手機的邊框,除了考慮到美觀性,更多的是為了提升手機的整體強度、耐摔性和耐刮擦性。但鈦合金屬于難加工材料,鈦合金邊框的引入,也是CNC技術上的一種挑戰。
QUESTION
“熱”是鈦合金
難加工的“罪魁禍首”
鈦合金加工時的切削力只是略高于同等硬度的鋼,但是加工鈦合金的物理現象比加工鋼要復雜得多,從而使鈦合金加工面臨巨大的困難。
切削過程中,產生高溫
大多數的鈦合金的熱導率很低,只有鋼的1/7,鋁的1/16。因此,在切削鈦合金過程中產生的熱量不會迅速傳遞給工件或被切屑帶走,而集聚在切削區域,所產生的溫度可高達1000℃以上,使刀具的刃口迅速磨損、崩裂和生成積屑瘤,快速出現磨損的刀刃,又使切削區域產生更多的熱量,進一步縮短刀具的壽命。
切削過程中產生的高溫同時破壞了鈦合金零件的表面完整性,導致零件幾何精度下降和出現嚴重減少其疲勞強度的加工硬化現象。
切削過程中,工件彈性變形
鈦合金的彈性對零件性能來說可能是有益的,但是在切削過程中,工件的彈性變形是產生振動的重要原因。切削壓力使“彈性”的工件離開刀具和反彈,從而使刀具與工件之間摩擦現象大于切削作用。摩擦過程也會產生熱,加重了鈦合金導熱性不良問題。
加工薄壁或環形等易變形零件時,這個問題就更加嚴重,將鈦合金薄壁零件加工到預期的尺寸精度不是一件容易的事。因為隨著工件材料被刀具推開時,薄壁的局部變形已經超出彈性范圍而產生塑性變形,切削點的材料強度和硬度明顯增加。此時,按照原先確定的切削速度加工就變得過高,進一步導致刀具急劇磨損。
加工鈦合金
工藝訣竅
在理解鈦合金加工機理的基礎上,加上以往的經驗,加工鈦合金的主要工藝訣竅如下:
采用正角型幾何形狀的刀片,以減少切削力、切削熱和工件的變形。
保持恒定的進給以避免工件的硬化,在切削過程中刀具要始終處于進給狀態,銑削時徑向吃刀量ae應為半徑的30%。
采用高壓大流量切削液,以保證加工過程的熱穩定性,防止因溫度過高導致工件表面變性和刀具損壞。
保持刀片刃口鋒利,鈍的刀具是熱集結和磨損的原因,容易導致刀具失效。
盡可能在鈦合金最軟的狀態加工,因為淬硬后材料變得更難加工,熱處理提高了材料的強度并增加刀片的磨損。
使用大的刀尖圓弧半徑或倒角切入,盡可能把更多的刀刃進入切削。這可以減少每一點的切削力和熱量,防止局部破損。在銑削鈦合金時,各切削參數中切削速度對刀具壽命vc的影響最大,徑向吃刀量(銑削深度)ae次之。
適合鈦加工
刀具結構
鈦合金加工的焦點是熱,大量高壓切削液要及時準確地噴射到切削刃上,才能夠快速地將熱量移除。市場上有專門用于鈦合金加工的銑刀獨特結構。
鈦合金
切削液的選用
切削鈦合金時,為了降低切削溫度,需要當向切削區域澆注大量的以冷卻作用為主的切削液。對切削液的要求有熱導率大、比熱容大、熱容量大、汽化熱大、汽化速度大、流量大、流速快。一般說來,水比油的熱導率大3~5倍,比熱容大1倍,汽化熱幾乎大10倍左右,故用水溶性切削液較為合適。
小貼士
馬思特新型合成精密加工液
TRIM? HyperSol? 888NXT
HyperSol? 888NXT 是一款多用性、全能型的精密加工液,它不僅擁有高效的冷卻性,還擁有出色的潤滑性,為鈦合金等硬金屬提供卓越的性能。此外,低泡、低味和延長刀具壽命等多優異性能更是完美詮釋了它的無與倫比。
使用MQL霧化微量潤滑切削鈦合金,可以得到更好的潤滑冷卻效果。通過MQL專用設備,使有極壓潤滑能力的微量油與壓縮空氣充分混合,形成氣溶膠,高壓噴射于加工區域,比油性冷卻純油的澆注供液避免了起火風險,又比水溶切削液能更深入核心切削區域3倍以上。有實踐記錄證明,MQL微量潤滑方式可以延長8倍的刀具壽命,同樣加工參數可實現提升加工精度1級。
小貼士
馬思特微量潤滑加工液
TRIM? MQL100
TRIM?MQL100是一款高品質,以植物油酯為基礎的微分子潤滑油,專門設計用于各種采用油霧化冷卻方式的機床。它全部采用對環境無害的原材料調配而成,含有EP極壓添加劑,滿足加工中對潤滑的要求,是鈦合金加工的不二選擇。
以上兩款馬思特推薦適用于鈦合金材料的高性能金屬加工液,能幫助大家更好的進行鈦合金加工,讓鈦合金加工不再難!