不同组织结构钛合金棒切削性能的实验研究

       钛合金棒具有比强度高、耐热性和耐蚀性好等优良性能，在各工业领域特别是航空航天领域得到越来越广泛的应用。同时，钛合金的热导率低、弹性模量小、化学活性高，易导致刀具的严重磨损，是一种典型的难加工材料。钛合金中不同的α、β相添加元素或者这些添加元素的量不同，以及不同的工艺都将导致钛合金组织结构上的差异。随着工业的发展，新型的高性能的钛合金不断被开发出来，与此同时，如何提高加工性能，提高加工效率，降低加工成本也成为一个难题。

  本文主要有两个部分： 第一部分，钛棒加工厂家从切削力、表面粗糙度、残余应力、刀具磨损、切屑形态等方面，研究不同组织结构的α+β型钛合金——TC4、TC6和TC11棒材的车削加工性能。

    1.车削三种钛合金TC4、TC6和TC11时的切削力的实验研究 采用中心组合设计法设计实验方案，利用响应曲面法给出了切削力的预测公式，结合方差分析研究了加工参数对切削力的影响。分析了相同参数下，车削不同材料时切削力的对比。给出了考虑加工效率时，各种材料车削加工的优化参数。 同时对车削加工的切削力进行解析建模，提取车削力系数和流屑角，计算出切削力系数与流屑角的拟合公式。 

   2.车削钛合金TC11时表面粗糙度的实验研究 采用中心组合设计法设计实验方案，利用响应曲面法给出了切削力的预测公式，结合方差分析研究加工参数对表面粗糙度的影响。

   3.车削钛合金TC6和TC11时残余应力的实验研究 选取部分参数进行钛合金TC6和TC11的残余应力检测，对比残余应力的大小，观察残余应力的变化趋势。

   4.车削三种钛合金TC4、TC6和TC11时的切屑变形分析的研究 选取部分参数，对车削三种钛合金TC4、TC6和TC11时的锯齿形切屑进行分析，考察加工参数的影响，以及三种材料的区别。

   5.车削钛合金TC6和TC11时刀具磨损的实验研究 固定加工参数，进行刀具磨损实验。通过拍摄显微照片，研究刀具的磨损形式以及对比车削两种材料时，刀具磨损的区别。

 第二部分，钛棒厂家从切削力、表面粗糙度和刀具磨损等方面，研究三种不同组织结构，α相、β相比例差异更大的钛合金——TC17、TC18和TA19块料的面铣加工性能。

   1.铣削三种钛合金TC17、TC18和TA19时的切削力的实验研究 考察加工参数对铣削力的影响趋势，对比面铣三种材料时的切削力。 

   2.铣削钛合金TC18和TA19时的表面粗糙度的实验研究 考察加工参数对表面粗糙度的影响趋势，对比面铣两种材料时的表面粗糙度。 

   3.铣削三种钛合金TC17、TC18和TA19时的刀具磨损的实验研究 研究硬质合金刀具铣削钛合金的刀具磨损机理与失效形式。固定加工参数进行刀具磨损实验，采用高倍显微镜观察刀具刃口形貌和前、后刀面的磨损形态，采用X射线能谱仪和扫描电镜（SEM）分析刀具的磨损形态和表面材料成分，研究被加工表面损坏机理。