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厂家生产/销售钛叶轮钛合金叶轮可根据客户要求加工(图)
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公司名称：
联 系 人：马小萍 销售经理
电话：86 &&
联系地址：陕西
宝钛路南段10号
关键词： 耐腐蚀,耐高温,耐冲压
产品详细介绍
物理性质钛是钢与合金中重要的合金元素，钛的密度为4.506-4.516克/立方厘米（20℃），高于铝而低于铁、铜、镍。但比强度位于金属之首。[4]
熔点1668±4℃，熔化潜热3.7-5.0千卡/克原子，沸点3260±20℃，汽化潜热102.5-112.5千卡/克原子，临界温度4350℃，临界压力1130大气压。钛的导热性和导电性能较差，近似或略低于不锈钢，钛具有超导性，纯钛的超导临界温度为 0.38-0.4K。在25℃时，钛的热容为0.126卡/克[5]
原子?度，热焓1149卡/克原子，熵为7.33卡/克原子?度，金属钛是顺磁性物质，导磁率为1.00004。 钛具有可塑性，高纯钛的延伸率可达50-60%，断面收缩率可达70-80%，但收缩强度低（即收缩时产生的力度）。钛中杂质的存在，对其机械性能影响极大，特别是间隙杂质（氧、氮、碳）可大大提高钛的强度，显著降低其塑性。钛作为结构材料所具有的良好机械性能，就是通过严格控制其中适当的杂质含量和添加合金元素而达到的。 化学性质化学反应 钛在较高的温度下，可与许多元素和化合物发生反应。各种元素，按其与钛发生不同反应可分为四类： 第一类：卤素和氧族元素与钛生成共价键与离子键化合物；第二类：过渡元素、氢、铍、硼族、碳族和氮族元素与钛生成金属间化物和有限固溶体； 第三类：锆、铪、钒族、铬族、钪元素与钛生成无限固溶体； 第四类：惰性气体、碱金属、碱土金属、稀土元素（除钪外），锕、钍等不与钛发生反应或基本上不发生反应。与化合物HF和氟化物氟化氢气体在加热时与钛发生反应生成TiF4，反应式为 Ti+4HF=TiF4+2H2+135.0千卡 不含水的氟化氢液体可在钛表面上生成一层致密的四氟化钛膜，可防止HF浸入钛的内部。氢氟酸是钛的最强溶剂。即使是浓度为1%的氢氟酸，也能与钛发生激烈反应： 2Ti+6HF=2TiF3+3H2 无水的氟化物及其水溶液在低温下不与钛发生反应，仅在高温下熔融的氟化物与钛发生显著反应。 HCl和氯化物氯化氢气体能腐蚀金属钛，干燥的氯化氢在>300℃时与钛反应生成TiCl4： Ti+4HCl=TiCl4+2H2+94.75千卡 浓度<5%的盐酸在室温下不与钛反应，20%的盐酸在常温下与钛发生瓜在生成紫色的TiCl3： 2Ti+6HCl=2TiCl3+3H2 当温度长高时，即使稀盐酸也会腐蚀钛。各种无水的氯化物，如镁、锰、铁、镍、铜、锌、汞、锡、钙、钠、钡和NH4+离子及其水溶液，都不与钛发生反应，钛在这些氯化物中具有很好的稳定性。硫酸和硫化氢钛与5%的硫酸有明显的反应，在常温下，约40%的硫酸对钛的腐蚀速度最快，当浓度大于40%，达到60%时腐蚀速度反而变慢，80%又达到最快。加热的稀酸或50%的浓硫酸可与钛反应生成硫酸钛： Ti+H2SO4=TiSO4+H2 2Ti+3H2SO4=Ti2(SO4)3+3H2 加热的浓硫酸可被钛还原，生成SO2： 2Ti+6H2SO4=Ti2(SO4)3+3SO2+6H2O+202千卡 常温下钛与硫化氢反应，在其表面生成一层保护膜，可阻止硫化氢与钛的进一步反应。但在高温下，硫化氢与钛反应析出氢： Ti+H2S=TiS+H2+70千卡 粉末钛在600℃开始与硫化氢反应生成钛的硫化物，在900℃时反应产物主要为TiS，1200℃时为Ti2S3。硝酸和王水 致密的表面光滑的钛对硝酸具有很好的稳定性，这是由于硝酸能快速在钛表面生成一层牢固的氧化膜，但是表面粗糙，特别是海绵钛或粉末钛，可与次、热稀硝酸发生反应： 3Ti+4HNO3+4H2O=3H4TiO4+4NO 3Ti+4HNO3+H2O=3H2TiO3+4NO 高于70℃的浓硝酸也可与钛发生反应： Ti+8HNO3=Ti(NO3)4+4NO2+4H2O 常温下，钛不与王水反应。温度高时，钛可与王水反应生成TiCl2。　Ti+8HNO3=Ti(NO3)4+4NO2+4H2O ⑾ 综上所述，钛的性质与温度及其存在形态、纯度有着极其密切的关系。致密的金属钛在自然界中是相当稳定的，但是，粉末钛在空气中可引起自燃。钛中杂质的存在，显著的影响钛的物理、化学性能、机械性能和耐腐蚀性能。特别是一些间隙杂质，它们可以使钛晶格发生畸变，而影响钛的的各种性能。常温下钛的化学活性很小，能与氢氟酸等少数几种物质发生反应，但温度增加时钛的活性迅速增加，特别是在高温下钛可与许多物质发生剧烈反应。钛的冶炼过程一般都在800℃以上的高温下进行，因此必须在真空中或在惰性气氛保护下操作。金属钛的物理性质金属钛（Ti），灰色金属。原子序数为22，相对原子质量47.87。核外电子在亚层中的排布情况为1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 3d2 4S2。金属活动性在镁、铝之间，常温下并不稳定，因此在自然界中只以化合态存在，常见的钛的化合物有钛铁矿（FeTiO3）、金红石（TiO2）等。钛在地壳中含量较高，排行第九，达5600ppm，换算成百分比为0.56%。纯钛密度为4.54×103kg/m3，摩尔体积为10.54cm3/mol，硬度较差，莫氏硬度只有4左右，因此延展性好。钛的热稳定性很好，熔点为1660±10℃，沸点为3287℃。金属钛的化学性质　金属钛在高温环境中的还原能力极强，能与氧、碳、氮以及其他许多元素化合，还能从部分金属氧化物（比如氧化铝）中夺取氧。常温下钛与氧气化合生成一层极薄致密的氧化膜，这层氧化膜常温下不与硝酸，稀硫酸，稀盐酸反应，以及酸中之王――王水。它与氢氟酸、浓盐酸、浓硫酸反应。
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环球经贸网运营中心：蓝点科技 &五轴加工在航空发动机钛合金叶轮上的难点分析_钛合金_中国百科网
五轴加工在航空发动机钛合金叶轮上的难点分析
&#160;&#160;&#160;&#160;　　作为国民制造业的重用组成部分――航天航空制造业，其高新技术装备及产品的更新换代，既需要“高、精、尖”的数控加工，也迫切需求先进的制造工艺技术来满足复杂的产品结构变化和难加工材料的广泛应用。
　　在数目庞大的航空零部件中，航空作为飞行器的动力核心，其零件的主要材料是钛合金和高温合金。钛合金零件多用于航空的冷端部分（风扇和压气机等），而热端部分（涡轮机等）主要为高温合金零件。
　　1.&加工难点分析
　　本文所研究的整体离心式叶轮，表面粗糙度值要求为Ra=1.6μm。叶片曲面为自由曲面且曲率变化大，轮廓精度要求达到0.05mm以内。
　　从叶轮的结构上分析，由于流道狭窄，极易发生加工与临近叶片碰撞干涉，需要机床摆动轴具有较大的摆动范围，以有利于在有限空间中避让干涉。叶片根部间距约1.2mm，根部圆角要求小于R2mm，而叶片长度又超过40mm，如何实现快速的去除余量，需要结合考虑钛合金材料特点、刀具设计和机床主轴的刚性。叶片厚度较薄，最薄部位为0.5mm，最厚的部位也仅3mm（见图1）。
　　加工过程中如何克服振动，实现较好表面加工质量？除了高速主轴和能实现高速加工钛合金材料刀具的选择，也要求机床在联动加工过程动态性能稳定。
　　从叶轮材料上分析，钛合金以其优良的力学性能被广泛地作为叶轮的材料，但钛合金在机械加工中属于难加工材料，其加工困难主要表现在以下几点：
　　（1）切削温度高
　　由于钛合金的导热系数很小（仅为铁的1/5、铝的1/14），切削时产生的切削热不易传出，集中在切削区和切削刃附近的较小范围内，切削温度很高，造成工件烧灼，致使软化加快刀具的磨损，这是钛合金加工的一个显著特点。
　　（2）钛的化学活性大
　　在高温下易与大气中的氧、氮、氢等发生强烈化学反应，生成TiO2、TiN、TiH等硬脆层，造成已切削区域与未切削区域的硬度不均匀，刀具受力不均，加剧刀具的磨损。
　　（3）弹性恢复大
　　钛合金弹性模量为107.8GPa，约为钢的1/2，在切削力作用下，会产生大的切削变形以及大的弹性恢复。综上所述，如何提高此类叶轮的加工效率（从30h的加工时间缩短到18h的加工时间）和叶片成形质量，需要综合考虑各项因素选定合适设备和设计合适的工艺方案。
　　2.加工方案
　　（1）机床选择
　　为了缩短加工时间，粗加工需要高效率的去余量。在低转速、大切深的加工状态中，冲击载荷在主轴的最大转矩承受范围内将有利于刀具的加工稳定性。
　　机床选择的同时要考虑加工材料的加工特性。叶片是钛合金（Ti6Al4V）材料，加工切削速度宜低，加工时要避免切削温度过高，使钛合金从周围大气中吸收氧和氢，产生组织变化从而使加工表面强化。考虑到这种加工材料，切削深度可较大，使刀尖在硬化层以下切削，有利于提高刀具寿命。
　　（2）工装夹具
　　工装不仅仅起着工件与工作台的连接作用，更重要的是能够在加工中稳固工件，防止振动。如果采用专用具有吸振功能的专用夹具，对改善工件表面质量会大有裨益。
　　同时需要注意的是，当加工过程中摆动轴有较大的摆动角（超过90°），需要考虑工件距离工作台面的最小距离，避免主轴与工作台的碰撞干涉，如图4b所示。
　　图4a为适合单件、小批量生产的工装夹具。对于大批量生产类型的企业，建议采取专用的托盘交换定位系统如图4c所示。
　　（3）切削刀具、加工工艺和切削参数
　　为了实现效率的最优化，我们选择专用的钛合金加工刀具。粗加工刀具选择直径8mm的牛鼻刀（φ8R 1mm），以适应低转速、深加工、大去屑量的工艺特征。刀具刃部呈现锯齿状，可防止大颗粒切屑的形成且有利于切屑的脱离。粗加工工艺设置上，切深（ap）达8mm，刀具在满刀切削时会受到反向作用力，因为采用普通弹簧卡套刀柄夹持刀具容易被拉出，所以选择侧固式锁紧刀柄。粗加工刀路1：在两叶片中间区域，五轴联动模式满刀切削，单层切深8mm；之后再向两侧偏移，最大侧向进给（ae）值6mm；最大摆角达到（A 轴）-102.6°（见图5）。采用这种工艺方案大大缩短流道开粗的加工时间，具体工艺参数如表1所示。
　　根据叶片根部圆角规定（R≈1.5mm）和图6中叶片外缘最小距离（9.9mm），第二次粗加工和精加工的刀具采用特殊的锥形球刀：顶端为R1.5mm的球，柄径直径为8mm，中间以6°锥形角连接。同时，为了能够充分冷却深窄空间内的加工刀具和有利于切屑排出流道中，应该考虑采用带有中心内冷通道的热涨式刀柄（见图6）。
　　粗加工刀路2：对于流道根部狭窄区域，我们尝试两种可行工艺方案。第一种方案采用摆线加工方式逐步由外向内去除余量，单层加工深度12mm，共分两层，而侧向进给控制为0.13mm，可以实现大切深加工而提高去屑量。但是采用摆线加工，在进入流道空间内部刀路会有突变尖点，容易造成刀具崩刃。工艺参数如表2所示，刀路轨迹如图7所示。
　　在第二种加工方案中，为了避免刀具在突变尖点处加工实体。采用开放式加工刀路先将两叶片中间区域余量切除，单层切深2mm，共12层。然后在流道底部用摆线加工方式，利用锥形刀具切削刃足够长（32mm）的特点，用侧刃逐步加工到位。刀路轨迹如图8所示。
　　完成粗去余量后，精加工叶片和流道所受限制因素，相比较而言比较少。
　　3.结语
　　结合加工零件材料特性和产品结构特点，如何有效地提高效率和保证工件质量是工程技术人员研究的重点。
收录时间:日 00:40:35 来源:金属加工在线 作者:匿名
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