鈦合金材料屬難加工材料，導(dǎo)熱性差，易與工具發(fā)生粘連，存在著較強(qiáng)的缺口敏感性，在滾壓過程中會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的加工硬化。在實(shí)際生產(chǎn)中，飽滿牙型的滾壓存在一系列問題。其一，飽滿牙型在滾壓中將兩個(gè)滾絲輪間的間隙擠滿后，滾絲輪如再繼續(xù)滾壓，毛坯材料無處可流動(dòng)，只能在滾絲輪間來回地被擠壓，結(jié)果使螺紋產(chǎn)生了較高的表面硬化，當(dāng)硬化超過了材料的抗拉極限時(shí)就產(chǎn)生了裂紋，如圖1所示，螺紋牙側(cè)、牙底硬化最嚴(yán)重，因此產(chǎn)生裂紋；其二，飽滿擠壓時(shí)，參與滾壓的滾絲輪的每一個(gè)齒都同樣受著較強(qiáng)的循環(huán)載荷的影響，滾壓的能量也作用于滾絲輪，使其壽命嚴(yán)重下降，在實(shí)際生產(chǎn)中，每副滾絲輪只能滾壓3000-5000件鈦螺栓，就產(chǎn)生了牙頂碎裂現(xiàn)象，滾絲輪就無法再繼續(xù)使用，成本極其昂貴，另外，滾絲輪牙頂碎裂的產(chǎn)生有個(gè)形成過程，使生產(chǎn)者無法判定滾壓螺紋的合格性，即何時(shí)滾壓的是合格的，何時(shí)滾壓的是不合格；其三，在滾壓形成螺紋的過程中兩側(cè)上升最快，勢(shì)必當(dāng)螺紋滾滿時(shí)在牙頂產(chǎn)生一個(gè)折疊，探傷時(shí)螺紋牙頂有熒光顯示痕跡，為了判定最大缺陷深度，還需采用解剖方法才能判定該處的缺陷是否超過標(biāo)準(zhǔn)；其四，現(xiàn)代緊固件連接接頭都具有較高的疲勞壽命，對(duì)于螺栓孔都具有較高的精度要求，在安裝過程中不允許產(chǎn)生孔壁損傷，而較尖的螺紋牙頂極易損傷孔壁?？傊枬M螺紋牙型給生產(chǎn)帶來了極大麻煩，不但會(huì)增加裂紋產(chǎn)生的機(jī)會(huì)，使零件疲勞壽命降低，還降低了滾絲輪使用壽命，再者給檢測(cè)帶來不必要的麻煩，也容易產(chǎn)生孔壁的損傷，因此對(duì)鈦合金緊固件螺紋大徑進(jìn)行修正勢(shì)在必行。

 

在國(guó)外，如美國(guó)所有鈦螺栓、最新的鈦螺栓標(biāo)準(zhǔn)中都對(duì)螺紋大徑進(jìn)行了修正，將螺紋大徑尺寸下移，螺紋都采用了不飽滿牙型。螺紋的受力主要在螺紋中徑附近，螺紋大徑的下移估計(jì)不會(huì)對(duì)螺栓的機(jī)械性能產(chǎn)生影響，筆者為了證實(shí)這一觀點(diǎn)，為我國(guó)鈦合金緊固件螺紋大徑的修正提供依據(jù)，對(duì)兩種有代表性的HB6563.6、HB6563.10六角頭鈦螺栓不同螺紋大徑的機(jī)械性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。兩種螺栓分別采用3種大徑尺寸；機(jī)械性能驗(yàn)證包括抗拉、疲勞、應(yīng)力持久試驗(yàn)研究。

 

純鈦達(dá)到800,000磅/英寸2(5517MPa)，合金鈦達(dá)到180,000磅/英寸2(1241MPa)以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出許多合金鋼的強(qiáng)度，因此鈦具有很高的強(qiáng)度重量比。鈦的彈性為鋼的兩倍，成為抗斷裂或折斷要求很高的應(yīng)用場(chǎng)合之理想選擇。此外，鈦合金還比不銹鋼具有更高的耐腐蝕和耐氧化能力。鈦的許多品質(zhì)使它適合大多數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，但同時(shí)也導(dǎo)致其成為最難加工的材料之一。但是，了解這種材料特點(diǎn)的廠家卻可以成功加工鈦零件，而并不不必花費(fèi)高昂代價(jià)。大部分鈦合金導(dǎo)熱性很差。加工過程中產(chǎn)生的熱不會(huì)通過零件和機(jī)床結(jié)構(gòu)擴(kuò)散，而是集中在切削區(qū)。某些情況下達(dá)到的溫度高達(dá)2 ,0000°F(11093℃)，可能導(dǎo)致崩刃和變形；而刀刃變鈍則會(huì)產(chǎn)生甚至更高的熱量并進(jìn)一步降低刀具壽命。切削溫度可以達(dá)到如此之高，以至于鈦屑有時(shí)候會(huì)迸發(fā)火焰。切削過程中產(chǎn)生的高溫還會(huì)引起工件不斷硬化，這種現(xiàn)象會(huì)影響鈦的表面完整性，并可能導(dǎo)致零件的幾何精度不精確，并嚴(yán)重降低其疲勞強(qiáng)度。對(duì)成品有益且必需的鈦合金彈性，在重負(fù)荷切削中卻對(duì)撓曲和振動(dòng)“火上澆油”。在切削壓力下，“彈性”材料從刀具處挪開。因此，切削刃不進(jìn)行切削而是進(jìn)行摩擦，特別是在進(jìn)刀量比較小的場(chǎng)合。這種摩擦過程也會(huì)發(fā)熱，加劇因材料導(dǎo)熱性差而引起的問題。

 

采用正切削幾何結(jié)構(gòu)減少切削力，發(fā)熱及零件撓曲。采用恒定進(jìn)給防止工件出現(xiàn)加工硬化。在刀具切削過程中，千萬別停止進(jìn)給。用大量冷卻液維持熱穩(wěn)定并防止可能導(dǎo)致次表面出現(xiàn)不規(guī)則和可能的刀具故障的溫升問題。保持刀具尖銳。鈍刀會(huì)加速溫升，并引起導(dǎo)致刀具發(fā)生故障的磨損和撕裂現(xiàn)象。在盡可能軟的狀態(tài)下加工鈦合金。由于許多合金是時(shí)效硬化的——它們?cè)诩訜釙r(shí)變硬——在形成第二相粒子時(shí)，它們變得強(qiáng)度更高，磨蝕度更大。盡可能采用較大的刀具端部半徑或圓形刀片，使刀具更多地進(jìn)入切削。這樣可以降低任意一點(diǎn)的切削力并防止局部損壞。