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CURIE植物油基切削液在航空领域钛合金加工中的应用

钛合金以其比强度高、机械性能及抗蚀性良好而成为飞机及发动机理想的制造材料,但由于其切削加工性差,长期以来在很大程度上制约了它的应用。随着加工工艺技术的发展,近年来,钛合金已广泛应用于飞机发动机的压气机段、发动机罩、排气装置等零件的制造以及飞机的大梁隔框等结构框架件的制造。50年来的世界钛市场中最大的用户始终属于航空。当前,航空仍然占50%左右市场份额。

钛合金在航空中主要用途

合金系和类型

代号

产品种类

主要用途

工业纯钛

TA1、TA2、TA3

板、带、管、棒、线、铸件

飞机骨架、蒙皮、发动机部件

钛铝合金

TA6

板、棒、管、铸件

飞机蒙皮、骨架零件、压气机壳体、叶片等

钛铝钒合金

TC4、TC10

板、棒、管

飞机结构零件、起落支架等

钛钒铬合金

TC5

厚板、棒、锻件

支架结构、气动导管等

另一方面,钛合金的切削加工性比较差。主要原因为:
·导热性差,致使切削温度很高,降低了刀具耐用度。600℃以上温度时,表面形成氧化硬层,对刀具有强烈的磨损作用。
·塑性低、硬度高,使剪切角增大,切屑与前刀面接触长度很小,前刀面上应力很大,刀刃易发生破损。
·弹性模量低,弹性变形大,接近后刀面处工件表面回弹量大,所以已加工表面与后刀面的接触面积大,磨损严重。同时在刀具设计中尽可能采用较短刀杆。
·钛合金切削过程中的这些特点使其加工变得十分困难,导致加工效率低,刀具消耗大。

仅就切削液而言,选用植物油基的切削液是最优方案。
在机加工应用领域中,引进植物油基冷却液可使机械切削性能全面提高。作为一项经过实践验证的技术,自20世纪60年代以来,植物油一直被认为具有超级润滑性能。居里从2006年开始推出了自己的CURIE系列植物油基切削液。
居里的努力在加工稳定性和在加工中保持高润滑性经受了考验。由于植物油基切削液呈两极分子结构,其润滑效果比矿物油基切削液要好,从而明显提高了切削速度,延长了刀具的耐用度。某些企业反馈刀具的使用寿命甚至延长了一倍。另外,其加工过程中的稳定性也高于其他切削液,由于磨损缓慢,从而保证了批量加工的最后一个工件的加工精度与第一个工件一样。植物油分子的大小十分均匀,而矿物油分子的大小变化范围很大。因此,矿物油的物理特性,例如其在蒸发时和达到沸点时的粘度受到很大的影响,而植物油因蒸发和雾化造成的损耗却极低。这样可为人们营造出一个健康和清洁的工作环境。
钛合金加工的一些应用
航空行业一直是居里的重点行业,全球许多航空制造企业都对居里的产品给予极高肯定。
对于钛合金加工来说,解决刀具磨损严重是一大课题, curie系列切削液很好的解决了问题。在某航空企业现场的对比数据显示居里的产品比同行们节省刀具消耗50%以上
众所周知,磨削钛合金零件常见的问题是粘屑造成砂轮堵塞以及零件表面烧伤。其原因是钛合金的导热性差,使磨削区产生高温,从而使钛合金与磨料发生粘结、扩散以及强烈的化学反应。粘屑和砂轮堵塞导致磨削比显著下降,扩散和化学反应的结果,使工件被磨表面烧伤,导致零件疲劳强度降低,这在磨削钛合金铸件时更为明显。
与原使用产品相比,使用寿命由6个月提高到18个月,砂轮寿命增长20%,客户年总成本节省26896美元。

以植物油为基础的冷却液,在大部分应用领域已显示出其加工性能大大优于矿物油和合成配方的冷却液。这些优越性—加工周期缩短、刀具更换时间大大缩短、加工件的精度提高、工作环境友好且利于环保—大部分应归功于植物油基金属加工冷却液的使用及其较高的润滑性能。
CURIE系列产品在钛加工中表现出卓越的性能,其高效的切削性能和超低的刀具磨损使得同类产品与之相比逊色很多。CURIE系列的应用领域是高性能加工和高强度金属加工。特别是在钛的加工领域,我们将继续进一步研发以保持和扩大我们的领先优势。
目前,CURIE系列切削液广泛应用于航空/航天领域里钛加工;另外,其他高强度和难加工材料如镍合金、高温合金、不锈钢、航空铝合金等使用该系列产品也将使加工变得更为容易

 
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