TC4钛合金以其具有的密度小,优异的抗腐蚀性,抗裂纹扩展能力,高疲劳强度,可焊性,生物相容性等性能而广泛应用于航空航天、汽车、能源、医疗等领域。但是TC4钛合金材料通过传统的机械加工手段,难以获得良好的加工效果,因此需要专门的加工工艺。
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钛具有活泼的化学性质,当加热到大约250℃时开始吸收氢;当温度达到600°C时,它迅速氧化、氮化并吸收氢气。当温度高于1000℃时,它与碳化结合。所以火焰切割一般不适合切割钛材。目前常用剪切、激光、等离子和水切割来切割钛板。由于现有激光技术的限制,大多数激光切割设备无法切割厚度大于12mm的金属板。用剪板机剪切的钛板容易变形,但不容易矫直平整。对于厚度大于12mm的钛板,国内企业大多采用等离子切割。但由于等离子切割是一种熔化切割方式,切割过程会造成钛热影响区大量吸氢和碳化,导致钛的性能恶化。
水切割
水切割,即高压水射流切割技术,是将水加压到400MPa以上,然后通过微小的喷嘴喷出,产生流速约为三倍音速的水射流,利用这种高速密集的水射流进行切割。也可以将磨料颗粒混合到水射流中,通过混合管形成磨料射流,在冷态下用磨料射流切割。水切割技术具有以下优点:
与其他切割方法相比,水切割技术显示出突出的优势。水切割技术是一种冷加工方法,具有工件温度低、无热影响区、切割时无热变形等特点。
1、切割范围广
它能切割大多数材料,不仅能切割各种非金属材料,还能切割各种高硬度材料,如钛合金、陶瓷、玻璃、复合材料等。
2.切割质量好。
切口光滑,切割精度高,不会产生粗糙的毛刺边缘,一般不需要后续的精加工,降低了加工成本。
3.非热影响区
由于加工过程中产生的热量很少,不会造成热影响区、分层和材料变化,对于易受高温影响而使材料变质的钛合金是一种理想的切削方法。
4.环保。
切割时无尘、无味、无毒、无火花、震动小、噪音低。操作环境干净安全。这些特点使其特别适用于有防爆要求的危险环境。
5.节约生产成本和时间。
一个喷嘴可以加工不同类型的材料和形状,无需更换工具;工件不需要复杂的夹紧,因此可以减少调整次数。可配置多个喷嘴进行切割,工件可直接切割成指定尺寸,省去了中间工序和辅助时间,提高了生产效率。
6.提高材料利用率。
狭缝很窄,可以减少废料的产生。
7.适应性好。
切割可以从工件上的任意一点开始,可以向任意方向进行,不受切割方向的限制。可以加工常规工艺难以加工的零件,实现形状复杂零件的多品种小批量生产。可与其他设备如钻头等组合,同机完成钻孔和切割功能,充分发挥其性能。
钛材一般采用添加磨料的高压水射流切割方法进行切割。实验表明,水切割速度快,精度高,切口宽度仅为2.3mm,提高了材料利用率。切削表面粗糙度仅为20 ~ 40 μm;加工出的工件毛刺少,毛刺高度小于0.1mm,更重要的是,钛经水切割后,其微观结构变化不大,机械和理化性能基本保持不变。
激光切割钛合金注意事项
激光切割钛合金板是一种常见的加工方法,在许多领域都有广泛的应用。然而,由于钛合金的特殊性质,激光切割过程巾需要注意以下儿点:
1)选用合适的激光切割设备。钛合金具有高强度、高硬度和高熔点等特点,而要使用高功的激光切剖设备才能有效地加工。
2)钛合金容易氧化,加工时需要保持表面的清度。切割前需要清洁表面,避免空气中的杂质进入切割区域,同时使用惰性气体(如氮气或氩气)保护切割区域。
3)控制切割速度和功率。钛合金熔点较高,需要较高的切割速度和功率才能使激光充分渗透并切割材料,但过高的速度和功率会导致材料变形或裂纹。
4)避免产生毛刺和热影响区。激光切割钛合金时,易产生毛刺和热影响区,特别是在切割厚度超过3毫米的情况下。为避免这种情况,可以使用氮气或惰性气体吹扫切割区域,减少热影响。
5)安全操作。激光切割设备需要进行安全操作,避免激光对人眼造成伤害,同时要遵守通风、防护等安全标准。
激光切割钛合金是一种高效、精准的加工方法,但需要注意交全和操作规范,以充分利用其优点并避免出现问题。
TC4钛板切割中,常见流程和注意事项
(1)如果是进行半自动切割,那么导轨应放在钛板平面上,然后再将切割机放在导轨上面,注意顺序不能颠倒。
(2)切割参数要适当,应根据钛板厚度等来合理确定,以便能够获得好的切割效果。
(3)割咀气要检查是否是畅通的,如有堵塞应及时进行疏通。
(4)钛板在切割前,表面要清理干净,并且要留有一定的空间,这样能够有利于熔渣的吹出。
(5)割嘴与钛板表面之间的距离要合适,太近太远都不好。
(6)钛板的预热要充分,以免影响到切割的过程。
(7)如果切割不同尺寸的工件,那么应先切割小件,然后再大件。
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