钛合金的特性
钛合金的种类大致分为三类,α钛合金、β钛合金、α+β钛合金。目前用量最大的钛合金规格,就是TC4(Ti-6AI-4V),即α+β相结构的钛合金。
钛合金具有强度高、热稳定性好、高温强度高、化学活性大、热传导率低等特性,其温度越高硬度越高,属于最难加工材料之中的一种,抛磨起来十分困难,磨削加工性能表现很差。磨削钛合金通常采用36#-80#粒度。
磨削中存在的问题
1.砂轮的粘结问题严重
在磨削过程中,表面的钛合金脱落,黏附在砂轮上,而粘结表层在后续的磨削中会连带着砂轮上的磨粒一同脱落,对砂轮的损害十分严重。
2.工件易烧伤、变形和产生裂纹
由于钛合金的温度越高硬度越高的特性,所需的磨削力较大,产生的温度过高,而传入工件的热量难以导出,它的热是会破坏钛合金,容易导致工件烧伤、变形,甚至出现裂纹。
适合的磨料
因为钛合金是属于非铁金属,因此比较适用于碳化硅(SiC)或是绿色碳化硅(GreenSiC),或超硬钻石磨料(Diamond)来进行研磨。
采用绿碳化硅及碳化硅砂轮则黏附较轻,烧伤与裂纹现象也较少。因此一般多用绿碳化硅砂轮。
磨削问题解决方案
钛合金在磨削的过程中砂轮容易产生粘结以及工件易烧伤、变形和产生裂纹的原因都是由于磨削的温度过高造成的。较高的磨削温度会导致剧烈的塑性变形,从而对工件表面造成损害,并且磨料与金属之间经过物理或化学的吸附作用下会产生粘结效应。
最根本的解决方案就是解决散热问题。常见做法是为了有效提高研削比,尽可能在砂轮损耗小的情况下来达到更多的去除量。
传统做法
将砂轮转速放慢,研磨温度也会降低,比高速旋转的情况下,会达到更好的研磨效果;但是这种情况下,由于转速放慢了,砂轮的消耗会加快,修整的时间以及频率越多,加工效率就会越慢,无形中也在影响着它的加工成本,也对工件的平面精度/尺寸精度有一定影响;因此这并不是一个最佳的办法。
理想的做法
转速不变的状况下,达到良好的散热效果。在砂轮或磨床,能够允许的最高速度的情况下去做研磨,利用砂轮或是研磨液或是加工条件等等,去达到给更好的散热效果,尽可能不要损失掉砂轮的回转速度,以免耗费砂轮的成本。
然而,对钛合金研磨液的要求,除具有冷却和冲洗作用外,更主要的是要有抑制钛和磨粒的黏附作用和化学作用。宜选用含有多种极压添加剂的水溶性磨削液。例如「镁锐LT-623」或「镁锐LT-935」水溶性磨削液含极压添加剂磨削液,精选的添加剂及独特的配方确保了其极佳的加工性能,其润滑渗透能力强,能抑制磨削裂纹及黏附的发生。LT-623和LT-935是钛合金专用水性环保磨削液。
钛合金磨削液有极好的生物稳定性和防锈性能。最长使用寿命可超过二年;防锈性能好,减少切削液的消耗量。同时,钛合金磨削液不含氯、亚硝酸盐、苯酚等有害物质,属于环保磨削液,不会刺激皮肤,保护操作者的健康。
磨削液使用注意事项:使用时主要加大磨削液的流量与压力;水箱容量要足够大,以保持磨削液有较低的温度。此外钛合金磨削时温度高,切屑易燃,使用油类磨削液时要注意安全防火。
若想要利用现有的砂轮提高效率的话,可以试着将砂轮的转速降低来看看是否达到效果,如果是的话就证明是研磨温度造成的问题,就可以从这个条件再去着手看其他条件应该怎么设定。
总的来说就是利用砂轮的散热性,加上其他散热方法之间配合,如切削液等是不是配合得宜;让其提供更好的散热作用。