钛合金盒体的数控加工工艺研究

1、钛合金盒体的数控加工工艺研究作者：王再尧张宁键赵永红钛合金材料属不易加工材料，旦pgjy县的选用、刀具路径与加工参数的匹配性不当就会加剧刀具磨损，产生高温及应力变形，材料表面还会产生碳化，直接影 响零件的加工和各项精度参数的保证。因此，掌握难加工材料的性能，采用合适的刀具， 改进切削加工参数以及采用适当的编程技术，成为解决该难题的关键所在。钛合金具有强度高、密度小比强度高、热强性好、耐腐蚀性强的特点。钛合金的弹性模量低，约为钢的1/2,故钛合金容易产生弹性变形。如常用的(a+ 3钛合金的(rb=10101177mpa ,密度p =4.315g/cm3、比强度b/ p比合金钢高。同样载荷条件下，

2、比强度高的材料可以减轻产品的重量。钛合金的热稳定性好，高温强度高，在300500 c温度下，比铝合金高 10倍。钛的热导率低，约为馍的 1/4,铁的1/5,铝的1/10。钛合金以其优良的性能，为星载机载雷达的轻型化和小型化发挥了独特的效能。钛合金数控加工刀具的选择钛合金在切削过程中硬度高、强度高，其合金成分多，合金元素与碳构成各种复杂的碳化物，这些碳化物既不熔于合金中，又不聚集长大，而以极细的颗粒形式弥散分布在晶界处，强化晶界，阻止晶界在外力作用下滑移，使得合金显示超强超硬的性质。加工过程中，必 须作更大的功，因而必然产生更多的热。另外，其切屑非常容易粘接、熔接在刀尖、刀刃 附近，或形成积屑瘤

3、。它不像切削普通钢时仅在前刀面因切屑流动产生高热，刀屑间因扩 散作用而造成月牙洼磨损。耐热合金的高温区则在整个刀尖附近前后刀面上，且后刀面同 时损伤，更促使切削温度提高，温度达1000 c以上时使磨损加快加剧。在持续高温的切削中，粘接物、熔接物受到后续加工的冲击而被冲离，在强迫冲离的过程 中，更易带走部分刀具材料而造成刀具缺损、破损(微崩、崩刃)。在切削过程中，切屑 的形态呈锯齿状，近似粒状形态，由此可知在加工中切削力是波动的，从而使刀具承受的 冲击载荷加剧。此外，刀片有时也出现明显的边界(沟状)磨损。故用一般刀具材料加工时损伤很快，使 用寿命极短。在这种恶劣的条件下，过去往往非涂层刀片比涂层

4、刀片效果好些，而适应耐 热钢加工的涂层直到最近才有较多进展。在切削耐热合金时，采用 miracle涂层型号为 vp05rt、vp10rt 和vp15tf。miracle 涂层实际上是以特殊专业技术涂履( alti ) n, 切削时涂层膜的中铝被氧化，形成了稳定的氧化铝保护膜，具有优异的耐热性。几种加工 钛合金的刀具材料性价比入表1所示。表1加工钛合金的几种刀具材料性阶比刀具 材料t 工(n) 或硬法合金涂层硬 曲合金陶笈 刀且pcd被合金不合适优0.优刀是价格便宜般岛岛数控加工关键工艺控制针对钛合金材料的特殊性，加工前合理安排好数控加工工艺路线，是保证加工零件精度和 质量的重要环节。在编程过程

5、中要充分考虑加工过程中出现的问题，以规避在生成加工的 程序中出现问题。1铳削方式对于型腔铳，采用顺铳的走刀方式。在切削参数允许的范围内采用较大的径向分层和较小 的轴向分层加工；对于侧壁两面都需加工时采取台阶式来回铳削，充分利用零件的整体刚 性，可提高加工效率。但在切削过程中，不允许刀具中途停顿，切削结束，立即退刀，以免形成坚硬的氧化皮， 加速刀具磨损。对于加工中心可采用圆弧进刀和圆弧退刀的方法，减少刀具在某一点的停 留时间。2编程控制(1)进刀方式。 合理选取起刀点、退刀点、切入点和切入方式。采用圆弧切入方式，切入平稳、冲击力小。这可以保证刀具不易受到刚性损伤。避免沿工件轮廓垂直方向进刀，在切

6、入材料时要采用 斜插式切入，可以避免刀具刃齿的崩损，从而可以有效地保证了后续加工及工件的精度、 粗糙度等要求。精加工时，考虑刀具的切入和切出路线，尽量减少在轮廓处停刀，以避免切削力突然变化 造成弹性变形而留下刀痕。(2)走刀路径。走刀路径对提高钛合金整体结构件的加工精度有着重要的影响，对于具有定位功能的表面，尽可能采用由内向外的铳削方式，这样形成内凹的微观结构，有利于定位。对于具有单元 框结构的零件，尽可能采用由内向外或由外向内的铳削方式，以利于材料均匀去除，使残余应力均匀释放并保持工件刚度的均衡性，以减小加工变形4。切削路径尽可能采用直线切削，减少在拐点处走圆弧切削。3切削参数控制钛合金的强

7、度高、粘性大，切削中更容易在切削区产生和积聚热量。加之导热性差，在切 削速度过快时有引起燃烧的危险，这就是铳削钛合金零件一定不能选择高切削速度的原因。 采用小径向切入法切削钛合金零件，能极好地控制切削温度，实现高速加工。在工厂中使 用该方法，可提高加工精度。采用低转数、快速进给、小切削深度，使材料快速分离，不会产生高热及大应力，刀具磨 损也较小。切削速度、进给速度、径向切深对钛合金表面粗糙度产生不同的影响。随着切 削速度增加，表面粗糙度在径向切深方向略有减小，而在进给方向先增加然后减小。4装夹要求对薄壁工件在装夹时注意一个实”字，即要把底面垫实。零件的底面为曲面，所以 夹具体应设计成相同的凹面

8、，同时满足精度要求。装夹时，利用定位孔销定位，轮廓用辅助夹具 固定，刀具路径采用一粗一精，分几次加工到最后尺寸，或采取对称去余量法安排进给路 线。不要使用低熔点金属及其合金(铅或锌基合金，铜、锡和镉及合金)制作的工、夹具 或临时紧固件。与钛合金接触的工、夹具或其他装置必须清洁无垢。加工后的钛合金表面不允许残留铅、锌、铜、锡和镉等低熔点金属。如有残留，应使用氢氟酸和硫酸亚铁溶液仔细清洗。装卸清洗过的钛合金工件时，必须防止油脂及指纹污染，以免发生盐应力腐蚀,使钛合金工件断裂。5钻孔和攻丝钻孔：钛合金回弹性大，钻头进入工件后受较大径向及轴向力。钛合金化学活性高，易造成粘刀，切屑不易排除，往往产生钻头

9、被咬住、扭断钻头等现象。选取专用于钛合金加工的高速钢钻头，通过增厚钻芯和尽量减小其长度的方法提高刚性。加工时避免钻头不进给而在孔中打转，以免引起加工硬化。实际加工中测得孔径比钻头直径小0.1mm 左右，这是钛合金材料特性的表现之一，故钻孔可使用比标准直径大0.1mm左右的钻头。钻孔前需用中心钻点孔，并在对刀机上检查钻头端部，控制刀刃跳动量小于0.02mm。攻丝：钛合金攻丝加工，特别是小孔攻丝加工很困难。其主要原因是在攻丝加工过程中，造成钛合金热膨胀。另外，钛合金加工后回弹大，易造成 丝锥折断。具体可通过以下 2种 途径得以解决。改进丝锥结构形式，将锥芯增粗和减少各段丝锥切削刃宽度或使用跳牙丝锥

10、可以提高刚性及减小同被加工材料的接触面积。另外，采用螺旋槽可增加丝锥锋利程度，减小切削力，避免丝锥折断，有利于排屑，使冷却液能够较容易进入切削区，改善丝锥冷却及润滑性能。对螺纹底孔设计提出公差要求需对螺纹底孔直径公差提出要求。6润滑要求钛合金盒体零件在以上的几种加工方式中，需注意下列2点：（1）在钻削攻丝及铳削加工时使用的冷却液相同，不推荐使用含氯冷却液。因为在切削过程中，切削液在高温下分解释放出氢气，被钛吸收后引起氢脆，同时，氯还可能引起钛合金高温应力腐蚀开裂。钻削浅孔时，可用电解切削液；钻削深孔时，用 n32机械油加煤油，配比是 3 ： 1.5,也可用硫化切削液。可见，钛合金加工的冷却液配

11、制适合，可延长刀具寿命。表2薄熊盾合金刀具加工试验情况转递r|r * ni!ln"3'|进给速度/ im - min-1)切削深度/ mmefl一d_s百具磨损太快. 无修法成切削05刀具磨损太快, 无正完成切削<moq4刖刀具营损太快， 无怯完成切削afkx)300002刃具喈拗太快, 比在完成切削加)q-2 1可具啥播太快、兑法完成切削表3 mi田燔e涂展建度合金刀具加工试哈情况转速(r niiji" >进结速度， on - min'i切削深盥etwi结果旧翼joa.3刀艮磨制太怏.无法完虞切削15000便mx)。与丸林*损较快、无法完成切朋

12、mmxjjomui叮旦善拗可因 :变出4.后ihu400刀艮磨第可tu变能沁4rra打娘i35。fj_5刀具磨曲可以r 空出口帮mm2s004m0.077j具磨崩切以、 变培qe眼国吠通过以上分析，采用规格为4 4mm、()6mm、()8mm的三刃tic (n)基硬质合金刀具和miracle涂层硬质合金刀具对各加工参数分别进行试验，在加工条件良好的情况下测得具体加工参数对比如表2、表3。2500r/min、进给结束语从加工后零件的检测结果及实验数据可知，使用涂层硬质合金刀，转速 速度400m/min、切削深度0.07mm 这组数据，基本到达了设计工艺要求。由此可得出:(1)涂层硬质合金刀可满足

13、钛合金加工。（2）采用低转速，可降低刀具磨损、延长刀具使用寿命。（3）快进给速度，每齿切削量在 0.08mm 左右，不易产生加工硬化。（4）小切削量，可避免造成切削温度过高而产生零件变形。（end）航空航天特殊材料加工技术之钛合金的加工点击数：56 发布时间：2012-06-25 来源：超音频感应加热设备|中频电炉|机床导轨淬火设备|数控淬火 机床|高频机-郑州国韵电子技术有限公司编辑：近年来，对汽车和飞机零件高强度化和轻量化的要求越来越高。因此，这些零件所使用材料中的钛、馍合金等也在不断增加。这种材料一般称为切削加工性差的难切削材料”。加工此类材料的切削刀具也必须能够适应难切削材料特有的加工

14、条件和加工方法。飞 机机身部件以及喷气发动机的压缩机零部件越来越多地采用了钛合金。目前，金属钛生产的工业方法是可劳尔法， 产品为海绵钛。制取钛材传统的工艺是将海绵钛经熔铸成锭，再加工而成钛材。钛采用塑性加工，加土尺寸不受限制，又能够大批量生产，但成材率低，加工过程中产 生大量废屑残料。针对钛塑性加工的上述缺点，近年来发展了钛的粉末冶金工艺。钛的粉末冶金流程与普通粉末冶金相同，只是烧结必须要在真空下进行。它适用乎生产大批量、小尺寸的零件，特别适用于生产复杂的零部件。这种方法几乎无须再经过加工处理，成材率高，既可充分利用钛废料作原料，又可以降低生产成本，但不能生产大尺寸的钛件。钛合金即在工业纯钛中

15、加 入合金元素，以提高钛的强度。钛合金可分三种：a钛合金，b钛合金和a+b钛合金。a b钛合金是由a和b双相组成，这类合金组织稳定，高温变形性能、韧性、塑性较好，能进 行淬火、时效处理，使合金强化。钛合金的性能特点主要表现在：1）比强度高。钛合金密度小 （4.4kg/dm3）重量轻，但其比强度却大于超高强度钢。2）热强性高。钛合金的热稳定性好，在 300500 c条件下，其强度约比铝合金高10倍。3）化学活性大。钛可与空气中的氧、 氮、一氧化碳、水蒸气等物质产生强烈的化学反应， 在表面形成tic及tin硬化层。导热性差。钛合金导热性差，钛合金 tc4在200 c时的热导率l=16.8w/m ,

16、导热系 数是0.036卡/厘米秒;co1.刀具材料的选择刀具材料选用应满足下列要求：1 ）足够的硬度。刀具的硬度必须要远大于钛合金硬度。2）足够的强度和韧性。由于刀具切削钛合金时承受很大的扭矩和切削力，因此必须有 足够的强度和韧性。3）足够的耐磨性。由于钛合金韧性好，加工时切削刃要锋利，因此刀具材料必须有足 够的抗磨损能力，这样才能减少加工硬化。这是选择加工钛合金刀具最重要的参数。4）刀具材料与钛合金亲合能力要差。由于钛合金化学活性高，因此要避免刀具材料和钛合金形成溶敷、扩散而成合金，造成粘刀、烧刀现象。2. 精度、条件和正确的切削参数经过对国内常用刀具材料和国外刀具材料进行试验表明， 采用高

17、钴刀具效果理想， 钴的主要作用能加强二次硬化效果， 提高红硬性和热处理 后的硬度， 同时具有较高的韧性、 耐磨性、良好的散热性。铣刀的几何参数钛合金的加工特性决定刀具的几何参数与普通刀具存在着较大区别。螺旋角3选择较小的螺旋升角，排屑槽增大，排屑轻易，散热快，同时也减小切削加工过程中的切削抗力。前角丫切削时刃口锋利，切削轻快，避免钛合金产生过多切削热，从而避免产生二次硬化。后角“减小刀刃的磨损速度，有利于散热，耐用度也得到很大程度的提高。切削参数选择钛合金机加工应选择较低的切削速度， 适当大的进给量， 合理的切深和精加工量， 冷却 要充分。切削速度 vc vc=3050m/min进给量 f 粗

18、加工时取较大进给量，精加工和半精加工取适中的进给量。切削深度 ap ap=1/3d 为宜，钛合金亲合力好，排屑困难，切削深度太大，会造成刀具粘刀、烧刀、断裂现象。精加工余量a c适中钛合金表面硬化层约0.10.15mm ,余量太小，刀刃切削在硬化层上，刀具轻易磨损，应该避免硬化层加工，但切削余量不宜过大。3. 钛合金的加工方法（ 1 ） 将刀尖温升控制到最小程度切削速度不宜过高（4060m/min ）切削速度过高会产生大量切削热，导致刀具寿命降低，因此应避免采用过高的切削速度。缩短刀具与工件的接触时间刀具与工件接触时间越长， 产生的热量就越多， 会导致刀具寿命降低。 而刀具直径越大，接触时间就

19、越长，因此在允许的范围内，应尽可能使用小直径刀具。不宜加大切削宽度切削宽度越大，接触时间越长，会增加发热量。因此，加工时不宜加大切削宽度，而通过增加切削长度来提高加工效率。 使用长刃刀具等对于粗加工很有效。 切削宽度小的台肩铣削能减少切削热，使提高切削速度成为可能。使用 45 ° 主偏角刀具只要工件形状允许，应尽可能使用 45° 主偏角的刀具，以减薄切屑，延长刀具寿命。充分使用切削液，提高冷却效果充分使用切削液，尤其是15mpa 以上的超高压切削液，以降低刀尖温度、改善切屑处理效果、防止产生积屑瘤。从而能够提高切削速度和生产率。（ 2 ）提高刀具刚性通过缩短刀具悬伸长度、增

20、大刀具直径，可提高刀具刚性、减小刀具挠曲度。在因工件形状必须采用较大悬伸量的场合，应用插铣加工也很有效。（ 3 ）锯齿切削刃刀具的使用由于锯齿切削刃可减小接触宽度， 从而可减少热量的产生。 此外， 切削液可从锯齿之间到达被切削面，因此锯齿切削刃刀具对钛合金的加工十分有效。钛的各种属性使之成为具有强大吸引力的零件材料， 但其中许多属性同时也影响着它的可加工性。钛具备优良的强度 -重量比，其密度通常仅为钢的60%。钛的弹性系数比钢低，因此质地更坚硬，挠曲度更好。钛的耐侵蚀性也优于不锈钢，而且导热性低。这些属性意味着钛金属在加工过程中会产生较高和较集中的切削力。它容易产生振动而导致切削时出现震颤；并

21、且，它在切削时还容易与切削刀具材料发生反应，从而加剧月牙洼磨损。此外，它的 导热性差，由于热主要集中在切削区，因此加工钛金属的刀具必须具备高热硬度。4 .稳定性是成功的关键所在某些机加工车间发现钛金属难以有效加工，但这种观点并不代表现代加工方法和刀具的发展趋势。之所以困难，部分是因为钛金属加工是新兴工艺，缺少可借鉴的经验。此外，困 难通常与期望值及操作者的经验相关，特别是有些人已经习惯了铸铁或低合金钢等材料的加工方式，这些材料的加工要求一般很低。相比之下，加工钛金属似乎更困难些，因为加工时不能采用同样的刀具和相同的速率，并且刀具的寿命也不同。即便与某些不锈钢相比，钛金属加工的难度也仍然要高。我

22、们固然可以说，加工钛金属必须采取不同的切削速度和进给量以及一定的预防措施。其实与大多数材料相比，钛金属也是一种完全可直接加工的材料。只要钛工件稳定，装夹牢固，机床的选择正确，动力合适，工况良好，并且配备具有较短刀具 悬伸的iso50主轴，则所有问题都会迎刃而解 一一只要切削刀具正确的话。5 .必须考虑振动和热非理想环境还包含其它因素，其中之一就是，大多数机床目前装配的是is040主轴。如果高强度地使用机床， 就无法长时间保持新刀状态。此外， 如果零件结构较复杂的话，通 常就不易有效夹紧。当然挑战还不止于此，切削工序有时必须用于全槽铳、侧削或轮廓铳削， 所有这些都有可能（但并非必定）产生振动及形

23、成较差的切削条件。 重要的是，在设定机床时， 必须始终注意提高稳定性以避免振动趋势。 振动会造成刀刃崩碎、刀片损坏并产生不可预见 和不一致的结果。一种改进措施便是采用多级夹紧，使零件更靠近主轴以有助于抵消振动。钛合金的优点：重量轻；比强度高；耐金属疲劳；化学性能稳定。钛合金的缺点：切削加工性差；温度超过400 c则强度降低（因此用于发动机的低温部分）。钛和钛合金塑性加工具有变形抗力大；常温塑性差、屈服极限和强度极限比值高、回弹大、对缺口敏感、变形过程易与模具粘结、加热时又易吸咐有害气等特点，塑性加工较钢、 铜困难。故钛和钛合金的加工工艺必须考虑它们的这些特点。国外钛合金的研究与发展（2009-

24、09-14） 来源：中国船舶在线匿阅读次数：213次大力发展钛工业对巩固国防和国民经济建设具有极其重大的战略意义。本文对国外钛合金的研究现状及发展、国外钛合金加工工艺研究及钛合金的应用等情况进行了综述。钛是50年代以后登上世界工业舞台的年轻金属，具有储氢、超导、耐蚀、重量轻、形状记忆、超弹和高阻尼等特殊功能，是新型的功能材料和重要的生物材料。从工业价值、资源寿命和发展前景看，它是继铁、铝之后，被誉为正在崛起的“第三金属”。大力发展 钛工业对巩固国防和国民经济建设具有极其重大的战略意义，世界各国的经济发展表明，先进的钛工业是综合国力的重要标志。钛合金的研究与发展国外钛工业主要集中在美国、俄罗斯和

25、日本三个国家。由于军事需求减少，近10 年来世界钛材产量一直徘徊在5 万吨左右。 在生产技术方面， 克劳尔法仍是生产海绵钛的主导工艺。 电子束冷床炉熔炼技术已在钛铸锭的制备上进行了商业化应用， 大型锻件和精密锻造技术正在不断地发展， 激光成型等近净成型技术正在不断地得到应用。 一些常规加工技术如锻造、 轧制等已完全实现了计算机自动控制， 人工神经网络模型在钛合金中的应用解决了一些钛合金的实际问题。有报道说，钛生产厂家发现钛很难进入其它市场的主要原因是价格太高。在美国，海绵钛的平均价为 3.8 美元磅， 而在俄罗斯是3.2 美元磅。 而且民用飞机制造工业还有一个周期问题直接影响钛的价格。ffc-

26、剑桥法是一种新的生产钛金属或合金的低成本电解法。世界上钛的生产仅限于部分工业国家，海绵钛只有美国、哈萨克斯坦、俄罗斯、日本和中国 5 国生产，大约有20 多家海绵钛厂；加工材有美、日、俄、英、德、法、意、中8 国生产。全世界海绵钛的生产能力约为 11 万吨，产量约 8 万吨。钛铸锭的熔炼能力为22 万吨，钛加工材的生产能力约为 23 万吨。目前，世界钛技术的发展趋势为：钛的低成本化制备、加工技术，包括海绵钛生产、钛合金材料设计及加工过程等的低成本化； 大型优质钛合金坯料制备技术， 包括新型电子 束和等离子冷床炉熔炼技术；高效、短流程钛合金加工技术，包括单次冷床炉熔炼直接轧制技术， 钛带连续加工

27、技术生产等； 近净成型技术， 包括激光成形、 精密铸造、 精密模锻、超塑成型扩散连接、喷射成形等；钛的推广应用技术，包括生物医用钛、汽车用钛、建筑用钛等。钛合金加工工艺研究1. 钛合金机加工特性分析首先，钛合金导热系数低，仅是钢的1 4，铝的1 13，铜的 1 25。因切削区散热慢，不利于热平衡，在切削加工过程中，散热和冷却效果很差，易于在切削区形成高温，加工后零件变形回弹大，造成切削刀具扭矩增大、刃口磨损快，耐用度降低。其次，钛合金的导热系数低， 使切削热积于切削刀附近的小面积区域内不易散发， 前刀面摩擦力加大，不易排屑，切削热不易散发，加速刀具磨损。最后，钛合金化学活性高，在高温下加工易与

28、刀具材料起反应，形成溶敷、扩散，造成粘刀、烧刀、断刀等现象。国外钛及其合金加工的主要企业是美国timet公司、rmi公司、俄罗斯的vsmp公司，日本的神户制钢和住友公司，他们代表了世界钛及其合金加工材生产技术的最高水平。美国的钛及其合金锭约60%以先进的等离子或电子束冷床炉进行生产，其扁形锭可直接轧制板材，美国 rmi公司和timet全面掌握丁 tc4薄板（厚度为0.4毫米-0.5毫米）的 生产技术，其产品已在波音和空客公司得到大量应用。美国和俄罗斯采用挤压、法生产钛合金型材，已在飞机和舰艇上得到广泛应用，俄罗斯甚至可以用挤压+脉冲缎打的方法生产薄壁钛合金型材。从钛及其台金锭到成品零部件，其成

29、品率仅10%- 20%因此残钛及其合金的回收利用，就成了降低成本，扩大应用的关键。美国有5 家专业的残废钛料的回收处理企业，有专门的设备，专门的技术，大规模、高自动化地从事残废钛的回收处理，其产品通过航空级认证，回收生产的钛材可以重新用于航空产品的生产。2. 钛合金特种加工技术(1) 激光加工技术利用高功率密度的激光束照射工件， 使材料熔化气化而进行穿孔、 切割和焊接等的特种加工，英文简称lbml- i。国外激光加工设备和工艺发展迅速，现已拥有100千瓦的大功率co激光器、千瓦级高光束质量的nd: yag固体激光器，有的可配上光导纤维进行多工位、远距离工作。激光加工设备功率大、自动化程度高，已

30、普遍采用cnc$制、多坐标联动，并装有激光功率监控、自动聚焦、工业电视显示等辅助系统。激光表面重熔是一种好的方法，可提高钛的点蚀抗力，扩大钛在苛刻环境中的应用范围。激光制孔的最小孔径已达0.002 毫米， 成功地应用自动化六坐标激光制孔专用设备加工航空发动机涡轮叶片、燃烧室气膜孔，达到无再铸层、无微裂纹的效果。激光切割适用于由耐热合金、钛合金、复合材料制成的零件。目前薄材切割速度可达15米/分钟，切缝窄，一般在 0.1毫米-1毫米之间，热影响区只有切缝宽的10%- 20%最大切割厚度可达45 毫米，已广泛应用于飞机三维蒙皮、框架、舰船船身板架、直升机旋翼、发动机燃烧室等。使用激光直接沉积制造先

31、进材料， 激光直接制造实现了高能密度热源， 粉末金属原料和在近净成型中用计算机驱动机器控制来生产大块材料。 粉末冶金和快速固化工艺相结合 允许生产具有新成分和独特性质的大块结构材料。(2) 电子束加工技术电子束加工是利用高能量的会聚电子束的热效应或电离效应对材料进行的加工。 例如对材料表面进行热处理、焊接、刻蚀、钴孔、熔炼或直接使材料升华。电子束加工技术在国际上日趋成熟，应用范围广。国外定型生产的40kv- 300kv的电子枪(以60kv、150kv为主)，已普遍采用 cnc$制，多坐标联动，自动化程度高。电子束焊接己成功地应用在 特种材料、异种材料、空间复杂曲线、变截面焊接等方面。目前正在研

32、究焊缝自动跟踪、填丝焊接、非真空焊接等，最大焊接熔深可达300 毫米，焊缝深宽比 20： 1。电子束焊已用于运载火箭、航天飞机等主承力构件大型结构的组合焊接，以及飞机梁、框、起落架部件、 发动机整体转子、 机匣、 功率轴等重要结构件和核动力装置压力容器的制造。 如： f-22战斗机采用先进的电子束焊接，减轻了飞机重量，提高于整机的性能；“苏-27”及其它系列飞机中的大量承力构件，如起落架、承力隔框等，均采用了高压电子束焊接技术。国外真空电子束物理气相沉积技术， 已用于航空发动机涡轮叶片高温防腐隔热陶瓷涂层，提高了涂层的抗热冲击性能及寿命。电子束刻蚀、电子束辐照固化树脂基复合材料技 术正处于研究

33、阶段。(3) 离子束及等离子体加工技术聚焦离子束的工作原理是利用聚焦后的离子束扫描样品表面， 通过检测从样品中被激 发出的二次电子，形成二次电子像进行观测。在扫描过程中，因为离子有着较大的质量， 同时可以对样品进行加工。表面功能涂层具有高硬度、耐磨、抗蚀功能，可显著提高零件的寿命，在工业上具有广泛用途。美国及欧洲国家目前多数用微波ecr等离子体源制备各种功能涂层。等离子体热喷涂技术已经进入工程化应用， 广泛应用在航空、 航天、 船舶等关键零部件的耐磨涂层、 封严涂层、热障涂层和高温防护层等。在钛和钛合金表面采用微波等离子cvd刚石涂层，涂层具有较好的结合强度。(4) 电加工技术电火花加工是在一

34、定的液体介质中，利用脉冲放电对导电材料的电蚀现象来蚀除材料，从而使零件的尺寸、形状和表面质量达到预定技术要求的一种加工方法。日本对钛合 金表面电火花放电着色进行了研究。国外电解加工应用较广， 除叶片和整体叶轮外己扩大到机匣、 盘环零件和深小孔加工，用电解可加工出高精度金属反射镜面。目前，电解加工机床最大容量已达到 5 万安培，并已实现cnc控制和多参数自适应控制。电火花加工气膜孔采用多通道、纳秒级超高频脉冲电源和多电极同时加工的专用设备，加工效率 2-3秒/孔，表面粗糙度ra0.4um,通用高档电火花成型及线切割已能提供微米级加工精度，可加工3um的微细轴和5l1m的孔。精密脉冲电解技术已达1

35、0um左右。电解与电火花复合加工，电解磨削、电火花磨削已用于生产。钛合金的最新加工技术有近净成形技术、线摩擦焊接技术、超塑性成形技术、材料制 备及加工过程的计算机模拟技术。钛合金的应用美国、 欧洲和俄罗斯的钛加工材主要用于大型民航客机、 军用飞机、 航天火箭、 导弹、 舰船、装甲火炮、电力、化工、汽车等领域。其典型产品为飞机结构件、钛制动机件、压 气机叶片和基座、水翼、螺旋桨及轴、支架、浮球、鱼雷发射装置、高压气瓶和全钛冷凝 器等。为此，他们开发了大型电子束或等离子冷床炉熔炼炉，大型型材生产线、大型锻件生产线； 俄罗斯上萨尔达公司拥有世界最大的 75000 吨水压机， 能生产重达3.1 吨的钛

36、锻件，单件重量770 公斤以上的大型铸件生产线等。在新型钛合金方面，他们开发了 600 的高温钛合金，英国的im1834合金、美国的ti -100钛合金；高强钛合金，如美国的 ti-1023、ti-15-3、921s等；阻燃钛合金 alloyc、ti35v-15cr、tial 合金及低成本钛合 金，如美国 ti-4.5fe6.8mo.1.5al 等。日本钛工业的民用技术走在了世界前列，如有经济指标最优的海绵钛企业，有亦钢亦钛的大卷重钛带生产线。其民用钛制品遍及化工、石化、建筑、冶金、医疗（人体植入件、轮椅等）、交通（汽车、摩托车），体育（高尔夫球具、网 球拍、渔具，钓鱼船等）、日用电子产品（照

37、相机，手表、复印机、打字机、手机、手提电 脑等）、炊具（刀、叉、锅、铲等）各个门类。民用航空工业是金属钛的主要消费部门。据国外有权威的机构估计，现在全球的金属钛年产量在5-6万吨之间。民用航空工业的用钛量占40%工业应用占34%军事工业占16%日常消费晶白用钛量占 10%据报道，工业用钛的领域包括化学工业、电力工业、 能源工业、石油和天然气工业、海水淡化等方面。军工用钛，除了飞机制造外，还包括装 甲车、战车。还有汽车制造、建筑、运动器材、器械和首饰品也是使用钛的行业。2002年以来钛的一些新兴市场，如汽车和石油、天然气都表现出温和增长的迹象。就长期来看，汽车业将是钛应用的一个更有保证的竞争领域

38、。钛也正被用于滨海石油和天然气开发应用中。高端消费晶，如高尔夫球杆和网球拍都已是一个成熟的环节。钛的另一热点是在生物医学部门，医药市场需求不像其它市场呈现出大起大落的周期性，由于社会老龄化问题，医药市场每年正以5%- 7%的速度增长，钛在医药市场中具有广阔的应用发展前景。这些新兴市场的钛消费量在2001年为6000吨，2006年增加到10000吨。2007年，国际市场对钛合金产品的需求继续大幅增长，航空领域将成为未来几年国际市场的主要应用领域.航空航天、“两碱一盐”、石化、电力、海洋石油、舰船以及体育休闲等钛 产品主要应用市场将继续保持旺盛需求，同时计算机等新的钛需求增长点也在不断涌现，并呈上

39、升趋势。据日本先进材料公司预测， 到2010年，世界钛加工材市场将扩大到120000吨，海绵钛的需求将达到 150000- 160000吨。结束语钛工业目前最关心的问题有两点：一是如何开发钛的新应用领域。二是如何采用先进加zt艺来降低钛材生产成本。这也是最为关键的问题。目前许多钛专家正致力于此项研 究。如用冷炉床一次熔炼方法 （电子束或等离子）生产矩形板坯，再直接轧制成扁平材的工 艺技术就是目前低成本钛材生产技术的发展趋势。又如，生产汽车钛阀门用的近净成形、 粉末冶金方法及制取海绵钛的电解法也是考虑降低成本的方法。可以相信随着钛研究的不断深入，钛的应用领域将更加扩展，并将获得更大的社会效益和经

40、济效益。航空航天钛合金零件的加工2009年02月03日机械专家网座反囹在许多航空航天应用中，钛及其合金正在取代传统的铝合金。如今，航空航天业消耗的钛材料约占全球生产总量的 42%并且从现在到2010年，预计 对钛材料的需求将继续以两位数的速度增长。 新一代飞机需要充分利用钛合金提 供的性能，无论是商用机还是军用机市场，都正在推动对钛合金的需求。波音787、空客a38。f-22猛禽战斗机、f-35联合攻击战斗机（也称为闪电h ）等新机型都采用了大量钛合金材料。钛合金材料的优势钛合金具有高强度、 高断裂韧性以及良好的抗腐蚀性和可焊接性。 随着飞机机身越来越多地采用复合材料结构， 钛基材料用于机身的

41、比例也将日益增大， 因为钛与复合材料的结合性能远远优于铝合金。 例如： 与铝合金相比， 钛合金可使机身结构的寿命提高60%。钛合金极高的强度/密度比（达20 ： 1,即重量可减轻20%）为减轻大型构件的重量（ 这是对飞机设计师的主要挑战 ） 提供了解决方案。 此外， 钛合金固有的高耐蚀性（ 与钢材相比） 可以节省飞机日常运行和维护保养的成本。需要更大加工能力 由于比普通合金钢的加工更为困难， 因此通常认为钛合金属于难加工材料。 典型钛合金的金属去除率仅为大多数普通钢或不锈钢的25%左右，因此加工一个钛合金工件需要花费的时间约为加工钢件的 4 倍。 为了满足航空制造业对钛合金加工日益增长的需求， 制造商需要增加生产能力， 因此需要更好地理解钛合金加工策略的有效性