Обрабатываемость титановых сплавов

Титановые сплавы обладают высокими физико-меха­ническими свойствами и широко применяются в авиа- и ракето­строении. Их условно можно разделить на следующие основные группы: 1) повышенной пластичности (σ_B < 600 МПа); 2) средней прочности (σ_B = 600 МПа); 3) высокой прочности (σ_B = 1000... 1500 МПа); 4) жаропрочные (σ_B = 450... 1250 МПа). При этом, чем выше прочность титанового сплава, тем хуже его обрабатывае­мость.

В целом титановые сплавы при довольно высокой прочности обладают пониженной пластичностью, обусловленной наличием в их составе алюминия. Теплопроводность титановых сплавов в 17 раз меньше, чем алюминия, а при резании они склонны к упрочне­нию. Снижение пластичности связано со свойством титана интен­сивно поглощать из атмосферы водород, кислород и азот. При этом относительное удлинение после разрыва δ ≤ 25%. Срезаемая стружка имеет малую усадку, а ширина площадки контакта в 1,5...2,0 раза меньше, чем при резании углеродистых сталей. По этой причине нормальные контактные напряжения высоки, хотя силы резания примерно такие же, как и при резании стали. Из-за плохой теплопроводности возникает высокая температура в облас­ти вершины режущего клина (в 2 раза большая, чем у стали 40), что приводит к пластической деформации вершины и опусканию режущей кромки.

По обрабатываемости титановые сплавы существенно усту­пают конструкционным сталям. В зависимости от марки сплава коэффициент обрабатываемости К_об титановых сплавов колеблется в пределах от 0,8 (для сплава 0Т4-1) до 0,45 (для сплавов ВТ14, ВТ1 и др.). Поэтому для резания титановых сплавов используют инструментальные материалы высокой прочности: быстрорежу­щие стали повыщенной теплостойкости и однокарбидные твердые сплавы группы ВК. Сплавы, содержащие карбиды титана, для об­работки титановых сплавов непригодны из-за химического срод­ства с обрабатываемым материалом.

67) Обрабатываемость цветных металлов и сплавов на основе меди и алюминия.

Цветные металлы и сплавы на основе меди и алюми­ния обладают наилучшей обрабатываемостью по сравнению со сталями. Так, при резании твердосплавными резцами меди марок Ml, М2, МЗ К_об = 4...6, а сплавов алюминия марок АК12 (АЛ2), АК9ч (АЛ4), АМ5 К_об =10... 12 [31]. Это объясняется низкой проч­ностью и твердостью этих металлов и их высокой теплопроводно­стью. Поэтому температура резания низкая, а интенсивность изно­са мала.

Из-за высокой пластичности меди при ее обработке на низких скоростях силы резания достаточно большие, так как усадка стружки очень велика (К = 6…8 и более). По этой причине чистая медь с высокой электропроводностью считается труднообрабаты­ваемым материалом, особенно при глубоком сверлении, когда имеют место высокая шероховатость обработанной поверхности и плохой стружкоотвод.

Лучшей обрабатываемостью за счет добавки свинца (до 2... 3 %) обладают латуни и свинцовистые бронзы. Поэтому, напри­мер, латуни широко применяют для изготовления деталей на стан­ках-автоматах.

При резании алюминиевых сплавов из-за высокой стойкости инструментов скорость резания твердосплавными инструментами достигает 600 м/мин, а инструментами из быстрорежущей стали – 300 м/мин. Только при резании некоторых наиболее прочных алюминиевых сплавов, например силиконов, содержащих 17...20 % кремния, даже при использовании твердосплавных инстру­ментов приходится снижать скорость резания почти до 100 м/мин из-за высокой твердости частиц кремния (>400 НВ), вызывающих абразивный износ инструмента.