钛如何加工成汽车、航空航天和工业部件

钛于 1791 年首次发现，但直到 1948 年美国政府开始资助用于航空、航天和国防应用的钛研究时，我们才开始意识到它的工业潜力。钛是一种丰富的矿物——然而，将钛矿石转化为纯钛或其合金的过程既复杂又昂贵。与加工和制造过程中使用的其他常见金属相比，您需要为新的钛及其合金支付额外费用。

Titanium 提供了独特的属性组合

钛以其重量强度比而闻名。它比钢轻 45%，但强度相同，比铝重 60%，强度是其两倍。钛由于其高周疲劳强度和极高的熔点（3,034°F 或 1,668°C）可以耐受极端温度，并且由于其低热膨胀系数，在极端温度环境中尺寸变化很小。由于其耐腐蚀性，在许多应用中它比铝和钢更可取，并且由于它具有生物相容性和非磁性，因此经常用于医疗行业。

在将商业纯钛及其合金转化为汽车、航空航天、工业、船舶、医疗和娱乐设备的部件时，这种特性组合提出了一些挑战。钛可以加工吗？是的，但您需要了解其特性如何影响加工技术。

钛可以加工吗？是的，但请考虑这些因素

钛是可加工的，但在加工过程中需要特别考虑。由于其独特的性能，在加工钛时需要谨慎，原因如下：

• 低导热率 可能会导致切削工具产生过多的热量，从而影响光洁度质量并缩短工具寿命。
• 加工硬化倾向 并且合金的粘性会产生长而连续的切屑，从而缠绕工具。
• 低杨氏模量 可能会导致颤振和弹回，从而导致表面质量不佳。

经验丰富的钛金属机械师使用正确的设置、正确的刀具、切削速度和进给平衡以及铣削技术来应对这些挑战。

钛可调山地自行车后叉（图片由 Paragon Machine Works 提供）

工具选择与使用

正确选择和保养工具是生产具有高质量饰面的精确尺寸组件的基础。这可以通过遵循以下建议来实现：

• 保持锋利的刀具边缘。 钝的工具会导致更多的热量积聚，导致撕裂，并产生较差的表面光洁度。
• 使用带有物理气相沉积 (PVD) 涂层的硬质合金级工具。 这种涂层可抵抗合金粘性并有效分解长切屑。
• 采用高速钢或氮化钛铝涂层硬质合金刀具 .这些对于某些应用来说可能是最佳选择，有助于控制切割过程中产生的高温、抵抗合金“粘性”并分解长切屑。
• 考虑使用细间距或玉米芯工具。 刀具几何形状，在这种情况下增加了切削刃的数量，提高了去除率。

钛的硬度会导致刀具颤振，从而破坏表面光洁度。您可以通过确保牢牢抓住钛工件和刚性机器设置来防止这种情况发生。

高进给率

总体而言，您需要保持尽可能高的进给速率，以产生所需的光洁度质量。刀具制造商的建议、主轴转速和切屑负载将作为计算最佳进给率的因素。一旦工具开始切割，请避免中断。保持工具移动，以防止加工硬化、卡死和工具过早磨损。

低切削速度

切削速度会影响工具中的热量积聚。与较大的切屑负载相匹配的低 RPM（每分钟转数）有助于调节工具温度。商业纯钛比钛合金耐受更高的速度。技术也会影响切割速度。例如，全开槽（180 度刀具啮合）需要较低的表面速度。但是，通过减少径向啮合，您还可以减少切削刃产生热量的时间并增加冷却时间。因此，通过较少的径向啮合，您可以提高切削速度并保持可接受的刀具温度。

冷却液很关键

考虑到加工钛所涉及的热量问题，冷却液对于产生所需的光洁度至关重要。有多种水溶性冷却剂可用于管理温度、去除切屑、保护刀具边缘并延长其使用寿命。高效的排屑需要高压冷却液输送。一些铣削操作可以利用通过主轴将冷却液直接输送到切削刃的刀具。

降低钛加工成本

与加工钢和铝等普通金属相比，钛的独特性能需要更高水平的技能和铣削工具与金属之间相互作用的知识，以达到所需的光洁度。加工钛所需的额外时间和精力增加了钛及其合金本已较高的成本。

作为新钛成本的替代方案，许多机械车间在其生产过程中使用经过验证的钛残余物。 Industrial Metal Service 专门为旧金山湾区及其他地区的机械车间提供可用的钛残余物。使用 X 射线荧光技术验证残余物，以确保钛等级。我们还可以安排将钛残余物切割成尺寸，让您更容易立即开始加工过程。我们在整个旧金山湾区提供定期、可靠的交付服务，并经常将钛运送到全国没有当地金属供应商的机械车间。