植物油切削液在鈦合金零件加工中的應(yīng)用

鈦合金切削加工的一些原則,根據(jù)鈦合金的性質(zhì)和切削過程中的特點(diǎn)，加工時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：

盡可能使用硬質(zhì)合金刀具，如鎢鈷類硬質(zhì)合金與鈦合金化學(xué)親和力小、導(dǎo)熱性好、強(qiáng)度也較高。低速下斷續(xù)切削時(shí)可選用耐沖擊的超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金，成形和復(fù)雜刀具可用高溫性能好的高速鋼。采用較小的前角和較大的后角以增大切屑與前刀面的接觸長度，減小工件與后刀面的摩擦，刀尖采用圓弧過渡刃以提高強(qiáng)度，避免尖角燒損和崩刃。要保持刀刃鋒利，以保證排屑流暢，避免粘屑崩刃。切削速度宜低，以免切削溫度過高；進(jìn)給量適中，過大易燒刀，過小則因刀刃在加工硬化層中工作而磨損過快；切削深度可較大，使刀尖在硬化層以下工作，有利于提高刀具耐用度。加工時(shí)，切削液的選擇至關(guān)重要，美國洛克希德公司認(rèn)為氯會(huì)導(dǎo)致表面硬化加劇，產(chǎn)生晶間腐蝕，因此水性產(chǎn)品最好不含氯。附：關(guān)于晶間腐蝕，這是沿金屬晶粒間界面向內(nèi)部擴(kuò)展的腐蝕。鈦及其合金與氧有很強(qiáng)的親合力，很易形成高穩(wěn)定性的氧化膜，即使因機(jī)械原因遭到破壞也能很快恢復(fù)。但不是萬能耐蝕材料，長期或重復(fù)與氯化物溶液接觸會(huì)使鈦金屬結(jié)構(gòu)性能下降。鈦的縫隙腐蝕主要發(fā)生在高溫鹵素離子溶液中、濕氯氣和含有氯氣的工業(yè)大氣中；經(jīng)常發(fā)生在縫隙表面局部區(qū)域，在過程中往往要吸氫，且隨著吸氫量增大，表面積聚大量氫化物導(dǎo)致微裂紋形成，在外應(yīng)力作用下產(chǎn)生開裂。

僅就切削液而言，選用植物油基的切削液是最優(yōu)方案。植物油基切削液。在機(jī)加工應(yīng)用領(lǐng)域中，引進(jìn)植物油基冷卻液可使機(jī)械切削性能全面提高。作為一項(xiàng)經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的技術(shù)，自20世紀(jì)60年代以來，植物油一直被認(rèn)為具有超級潤滑性能。而在當(dāng)時(shí)能選用作為機(jī)加工潤滑劑的只局限于含有各種添加劑的礦物油基冷卻液。今天，新一代的乳化劑和穩(wěn)定劑使植物油基冷卻液在各種機(jī)加工應(yīng)用領(lǐng)域得到實(shí)際應(yīng)用。由于在加工工藝中采用了這類冷卻液，因此生產(chǎn)率也大大提高。據(jù)報(bào)道，使生產(chǎn)率提高20 %到30 %是很普遍的。此外，刀具的使用壽命也提高了50 %以上。從20世紀(jì)90年代開始推出了VASCO系列植物油基切削液以及VASCOMILL系列植物油基切削油。www.nmware.com努力在加工穩(wěn)定性和在加工中保持高潤滑性經(jīng)受了考驗(yàn)。由于植物油基切削液呈兩極分子結(jié)構(gòu)，其潤滑效果比礦物油基切削液要好，從而明顯提高了切削速度，延長了刀具的耐用度。某些企業(yè)反饋刀具的使用壽命甚至延長了一倍。另外，其加工過程中的穩(wěn)定性也高于其他切削液，由于磨損緩慢，從而保證了批量加工的最后一個(gè)工件的加工精度與第一個(gè)工件一樣。

植物油的高潤滑性能是由植物油分子的基本成分以及其本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)所決定。以植物油為基礎(chǔ)的冷卻液，其潤滑性能產(chǎn)生于植物油成分的固有“油性”，這種特性是直接由植物油“機(jī)靈的分子”所造成的結(jié)果。這類分子很長，很重，具有兩極性，即：分子的兩端帶有相反的電荷。分子的兩個(gè)“極端”對金屬表面具有很強(qiáng)的化學(xué)親和力，它們像微小的磁鐵那樣，緊緊地吸附在金屬的表面上。植物油分子垂直、緊密、均勻地排列在金屬的表面上，結(jié)果在其表面形成一層厚厚的、結(jié)實(shí)、耐久的潤滑薄膜。

礦物油基與植物油基油膜排列比較。相反，礦物油的分子是不帶極性的。它們在鈦材金屬表面上的分布排列是不規(guī)則的，因此所產(chǎn)生的潤滑層比較薄弱。植物油的粘溫指數(shù)越高，就越能保證其在操作溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定的潤滑特性。隨著加工溫度的提高，植物油的粘度降低速率比礦物油慢。相反，隨著溫度的降低，植物油的液態(tài)流動(dòng)性要比礦物油好，有利于與切屑和工件分離。而且其熔點(diǎn)較高，有利于提高金屬切削率，降低煙霧的形成，減少發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)。植物油分子的大小十分均勻，而礦物油分子的大小變化范圍很大。因此，礦物油的物理特性，例如其在蒸發(fā)時(shí)和達(dá)到沸點(diǎn)時(shí)的粘度受到很大的影響，而植物油因蒸發(fā)和霧化造成的損耗卻極低。這樣可為人們營造出一個(gè)健康和清潔的工作環(huán)境。