鈦合金主要用于飛機及發(fā)動機的制造材料,如鍛造鈦風(fēng)扇、壓氣機盤和葉片、發(fā)動機罩、排氣裝置等零件以及飛機的大梁隔框等結(jié)構(gòu)框架件。航天器主要利用鈦合金的高比
強度,耐腐蝕和耐低溫性能來制造各種壓力容器、燃料貯箱、緊固件、儀器綁帶、構(gòu)架和火箭殼體。人造地球衛(wèi)星、登月艙、載人飛船和航天飛機也都使用鈦合金板材焊接件。
1950年美國首次在F-84戰(zhàn)斗轟炸機上用作后機身隔熱板、導(dǎo)風(fēng)罩、機尾罩等非承力構(gòu)件。60年代開始鈦合金的使用部位從后機身移向中機身、部分地代替結(jié)構(gòu)鋼制造隔框、梁、襟翼滑軌等重要承力構(gòu)件。70年代起,民用機開始大量使用鈦合金,如波音747客機用鈦量達3640公斤以上占機重28%。隨著加工工藝技術(shù)的發(fā)展,在火箭、人造衛(wèi)星和宇宙飛船上,也用了大量的鈦合金。飛機越先進,使用的鈦越多。美國F—14A戰(zhàn)斗機使用的鈦合金,約占機重的25%;F—15A戰(zhàn)斗機為25.8%;美國第四代戰(zhàn)斗機用鈦量為41%,其F119發(fā)動機用鈦量為39%,是目前用鈦量最高的飛機。
五、鈦合金在航空中被大量應(yīng)用的原因
現(xiàn)代飛機的航行最高時速已達到音速的2.7倍以上。這么快的超音速飛行,會使飛機與空氣摩擦而產(chǎn)生大量的熱。當飛行速度達到音速的2.2倍時,鋁合金就經(jīng)受不住了。必須采用耐高溫的鈦合金。當航空發(fā)動機的推重比從4~6提高到8~10,壓氣機出口溫度相應(yīng)地從200~300℃增加到500~600℃時,原來用鋁制造的低壓壓氣機盤和葉片就必須改用鈦合金。
近年來科學(xué)家們對鈦合金性能的研究工作,不斷取得新的進展。原來由鈦、鋁、釩組成的鈦合金,最高工作溫度為550℃~600℃,而新研制的鈦化鋁(TiAl)合金,最高工作溫度已提高到1040℃。用鈦合金代替不銹鋼制造高壓壓氣機盤和葉片,可以減輕結(jié)構(gòu)重量。飛機每減輕重10%,可節(jié)省燃料4%。對火箭來說,每減輕1kg的重量,就可增加15km的射程。
六、鈦合金機加工特性分析
首先,鈦合金導(dǎo)熱系數(shù)低,僅是鋼的1/4,鋁的1/13,銅的1/25。因切削區(qū)散熱慢,不利于熱平衡,在切削加工過程中,散熱和冷卻效果很差,易于在切削區(qū)形成高溫,加工后零件變形回彈大,造成切削刀具扭矩增大、刃口磨損快,耐用度降低。
其次,鈦合金的導(dǎo)熱系數(shù)低,使切削熱積于切削刀附近的小面積區(qū)域內(nèi)不易散發(fā),前刀面摩擦力加大,不易排屑,切削熱不易散發(fā),加速刀具磨損。最后,鈦合金化學(xué)活性高,在高溫下加工易與刀具材料起反應(yīng),形成溶敷、擴散,造成粘刀、燒刀、斷刀等現(xiàn)象。
七、加工中心加工鈦合金特點
加工中心可以多個零件同時加工,提高生產(chǎn)效率。
提高零件的加工精度,產(chǎn)品一致性好。加工中心有刀具補償功能,可以獲得機床本身的加工精度。
有廣泛的適應(yīng)性和較大的靈活性。如本零件的圓弧加工、倒角和過渡圓角。
可以實現(xiàn)一機多能。加工中心可以進行銑削、鉆孔、鏜孔、攻絲等一系列加工。
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