第7章难加工结构与难加工材料

第七章难加工材料与结构的加工技术7.1概述7.2难加工材料的加工技术7.3难加工结构的加工技术工7.1概述

7.1.1材料的切削加工性定义：一定条件下工件材料切削加工的难易程度材料可加工性的衡量：刀具耐用度已加工表面的完整性切屑的控制通常使用刀具耐用度作为衡量切削加工性的指标影响切削加工性的主要因素1.难加工材料的分类钛合金高温合金不锈钢高强度钢与超高强度钢复合材料硬脆性材料(1)钛合金钛的同素异构体：α钛：六方晶格结构β钛：体心立方晶格结构钛的合金：改变相变温度及相分含量，添加适当的合金元素而得到不同类型的钛合金α相钛合金：TA，加工性能最好β相钛合金：TB，加工性能最差α+β相钛合金：TC(1)钛合金的性能比强度高热强度、高温强度高抗蚀性好低温性能好化学活性大导热性差弹性模量小记忆钛合金镜架钛合金刀具(2)高温合金以铁、镍、钴、钛等为基的多组元复杂合金，能在600～1000℃的高温氧化环境及燃气腐蚀条件下工作，而且还可以在一定应力作用下长期工作，有优良的热强性能、热稳定性能和热疲劳性能。低膨胀、恒弹性、高弹性高温合金精密合金高温合金不锈钢棒高温合金分类基体合金元素：铁基、镍基和钴基合金强化类型：固溶强化型，时效沉积强化成形方式：变形合金、铸造合金和粉末冶金合金。使用特性：高强度合金、高屈服强度合金、抗松弛合金、低膨胀合金、抗热腐蚀合金等(3)不锈钢不锈钢是指在大气中或在某些腐蚀性介质中具有一定耐腐蚀能力的钢种。马氏体不锈钢铁素体不锈钢奥氏体不锈钢奥氏体-铁素体不锈钢沉淀硬化型不锈钢不锈钢阀门(4)高强度钢与超高强度钢高强度和超高强度钢为具有一定合金含量的结构钢。经过调质处理（淬火和中温回火），可获高强度。高强度钢：σb>1.2GPa、σs>1GPa超高强度钢：σb>1.5GPa、σs>1.3GPa硬度在35～50HRC之间。(5)复合材料复合材料是由两种或两种以上的物理和化学性质不同的物质人工制成的多相组成固体材料，是由增强相和基体相复合而成的，并形成界面相。增强相是承载相，基体相是连接相，界面相是传递载荷，三者的不同组分和不同复合工艺使复合材料具有不同的性能。碳纳米管－氧化铝纳米复相陶瓷复合材料的性能与种类复合材料的性能改善或克服组成材料的弱点，充分发挥其优点；它可按构件结构和受力要求，给出预定的、分布合理的配套性能，进行材料的最佳设计；单一组成材料不具备的性能。复合材料的种类：聚合物为基体，其中以树脂为基体的居多；金属或合金或陶瓷为基体。热压氮化硼及其复合材料(6)硬脆性材料硬脆性材料具有高强度、高硬度、高脆性、耐磨损和腐蚀、隔热、低密度和膨胀系数及化学稳定性好等特点，是一般金属材料无法比拟的。自然和人工硬脆性材料金属和非金硬脆性材料；导电和非导电硬脆性材料；晶体和非晶体硬脆性材料；陶瓷刀具7.1.3难加工结构所谓难加工结构是指在常规机床上加工时精度难以保证或必须采用多轴联动才能加工出的结构。难加工结构：外型面和内型面难加工结构。外型面难加工结构：薄壁件、叶片、涡轮盘、微小微细零件外型面及其它特殊复杂的型面。内型面难加工结构：蜂窝结构、阵列孔、有特殊要求的小孔、窄缝及其它特殊复杂的形腔结构。7.2难加工材料的加工1.钛合金加工2.高温合金加工3.不锈钢加工4.高强度钢和超高强度钢的加工5.复合材料加工6.脆性材料加工7.2.1钛合金的机械加工

1.钛合金切削过程的特点②切屑形状节状切屑，背面呈锯齿形③切削形成的过程微小破裂；收到压缩；产生集中剪切④热导率低，切削温度高⑤刀具以前刀面磨损为主①变形特点：变形系数接近1剪切变形大，压缩变形小变形程度不均匀，产生周期性集中剪切变形2.钛合金的加工①车削：切削温度高，工件回弹大②铣削：顺铣改善切屑粘结③磨削：磨削比低，与砂轮发生化学反应④高速切削：PCD刀具及高效冷却方式⑤电解：7.2.2高温合金的加工

1.高温合金加工特性切削加工性差切削变形大加工硬化倾向大切削力大切削温度高刀具易磨损表面质量和精度不易保证2.改善高温合金切削加工性的措施尽量在硬化期前加工合金使用锋利的锐角切刃的刀具使用强度高的几何外形刀具采取提高刚度措施的刀具防止工件偏移在钻削加工中，采用较大的导程角当走刀次数较大时，改变切削深度3.高温合金加工刀具无涂层硬质合金刀具涂层硬