鈦合金管接頭的螺紋加工工藝！
鈦合金不同于其它金屬，其自身的特性使鈦合金管接頭的螺紋加工成為了鈦合金加工工序中z困難的部分。本文針對(duì)鈦合金的金屬特點(diǎn)和加工特性進(jìn)行分析，提出通過(guò)對(duì)鈦合金加工刀具的選擇和加工工藝的改進(jìn)實(shí)現(xiàn)對(duì)鈦合金管接頭的螺紋高精度的加工。
鈦合金管接頭是液壓系統(tǒng)中連接管路或?qū)⒐苈费b在液壓元件上的零件，這是一種在流體通路中能裝拆的連接件的總稱。管接頭是管道與管道之間的連接工具，是元件和管道之間可以拆裝的連接點(diǎn)。在管件中充當(dāng)著不可或缺的重要角色，它是液壓管道的兩個(gè)主要構(gòu)成部分之一。鈦合金是一種以鈦金屬元素為基礎(chǔ)加入其它金屬元素組成的合金。鈦合金作為一種特殊的材料，因其質(zhì)量輕，高強(qiáng)度、高耐熱度和高耐腐蝕度等特性在航空工業(yè)領(lǐng)域受到廣泛的使用。尤其是飛機(jī)和火箭的航天器的制造中，鈦合金作為重要材料被應(yīng)用，使其特性得到充分的發(fā)揮。但是，對(duì)于鈦合金的機(jī)械加工，其較差的加工性能，直接影響著鈦合金零件產(chǎn)品的加工質(zhì)量和加工效率，尤其在螺紋的加工工藝方面，存在相當(dāng)大的困難。本文針對(duì)鈦合金的材料加工特點(diǎn)進(jìn)行深入研究，探討適合鈦合金螺紋加工的工藝，解決鈦合金攻絲工序中的難題。
1、鈦合金加工特性與特點(diǎn)
鈦合金的導(dǎo)熱性能低的特性直接導(dǎo)致其散熱性不好，在對(duì)其進(jìn)行螺紋的加工操作時(shí)，對(duì)溫度的發(fā)散和冷卻表現(xiàn)很差，導(dǎo)致因加工后的回彈量大而產(chǎn)生變形。而且對(duì)加工刀具的刃口磨損厲害，降低刀具的使用壽命。另外鈦合金的變形系數(shù)小的特點(diǎn)直接導(dǎo)致刀具損耗的加大。其化學(xué)活性大的特點(diǎn)容易在加工產(chǎn)生高溫的情況下同其它金屬材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成對(duì)刀具和絲錐的粘結(jié)，產(chǎn)生“咬刀”的現(xiàn)象。為了增加鈦金屬元素的強(qiáng)度，在純鈦中添加合金元素形成鈦合金。鈦合金的類型有三種：一種是鈦合金，以TA來(lái)表示；一種是鈦合金，以TB來(lái)表示；還有一種是+鈦合金，以TC來(lái)表示。+鈦合金屬于雙相合金，使用最為廣泛，是航空工業(yè)領(lǐng)域中重要的鈦合金原料。鈦合金具有良好的金屬性能特點(diǎn)，具體表現(xiàn)在：其強(qiáng)度高，其密度較小，但是強(qiáng)度卻遠(yuǎn)大于許多合金鋼；其耐熱性好，耐熱強(qiáng)度高于鋁合金的幾百倍，具有良好的熱穩(wěn)定性；其低溫性能好，在超低溫條件下，仍然具有良好的性能；其耐腐蝕性好，其對(duì)酸、堿、潮濕、氯化物等抵抗力很強(qiáng)；其化學(xué)活性大，能夠與空氣中的氧、氮、碳等多種化學(xué)元素發(fā)生反應(yīng)；其導(dǎo)熱性能低，其導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)低于鐵、鋁等金屬。
2、鈦合金的螺紋加工刀具的選擇
鈦合金螺紋加工多使用錯(cuò)齒絲錐進(jìn)行攻絲操作，即將絲錐的刀齒每間隔一個(gè)就去掉一個(gè)，呈交錯(cuò)排列，使加工件和絲錐只有單面進(jìn)行接觸以減少相互間的摩擦，降低因摩擦產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。這樣可有效的預(yù)防絲錐被卡死或者損壞，從而使螺紋加工的質(zhì)量提高。使用這種錯(cuò)齒絲錐可以使切削厚度增加一倍且深度大于冷作硬化層，切削厚度的增加直接導(dǎo)致絲錐齒切削力的增加，但是對(duì)于切削的排屑來(lái)講更容易了一些，使摩擦力減小，絲錐和切屑的粘連度降低，從而提高絲錐的耐用度和螺紋精度。在錯(cuò)齒絲錐的設(shè)計(jì)上要注意最終的齒槽數(shù)為奇數(shù)，以減少齒刃的受力。在鈦合金材料的螺紋加工上，使用錯(cuò)齒絲錐，可有效的保持攻絲的穩(wěn)定性，提高螺紋精度。對(duì)于鈦合金材料的螺紋加工，推薦使用高速鋼絲錐。這種材料制成的絲錐韌性和抗變形性都很高，同時(shí)還具有很好的耐磨性。對(duì)于鈦合金材料的攻絲，可先采用高速鋼絲錐進(jìn)行初步的攻絲，再對(duì)螺孔采用硬質(zhì)合金絲錐校正。隨著對(duì)刀具材料的深入研究，一定會(huì)有更加合適的材料制成絲錐對(duì)鈦合金的螺紋進(jìn)行更好的加工。
3、鈦合金管接頭螺紋的加工工藝
螺紋底孔的增大可以使加工時(shí)產(chǎn)生的切削力和熱度得到有效的降低。鈦合金的管材強(qiáng)度較大，增加螺紋底孔的直徑的具體額度的前提條件在于對(duì)螺紋接觸率的要求和螺紋頭數(shù)的具體數(shù)量。從加工工藝方面來(lái)看，可適當(dāng)將螺紋內(nèi)徑要求增大一些，這樣可使螺紋牙高有所減小。適當(dāng)加大螺紋的直徑，對(duì)鈦合金等特殊材料的攻絲尤其適合。雖然使螺紋接觸率降低但是螺紋的連接因?yàn)槠溟L(zhǎng)度的增加仍然穩(wěn)固可靠。為了預(yù)防絲錐在加工中因壓力過(guò)大而折斷，可選擇采用機(jī)床攻絲的加工工藝。
3.1切削速度與刀具的控制
因?yàn)殁伜辖鸩牧系慕饘偬匦?，所以?duì)加工時(shí)的切削速度進(jìn)行控制，使其保持在較小速度的切削，更有利于螺紋加工工作的進(jìn)行。但是注意速度也不能過(guò)小，一般保持在每分鐘速度在200mm～300mm為宜。在進(jìn)行鈦合金的螺紋加工時(shí)，要考慮刀具的幾何尺寸。合適的前角的選擇，可以是削刃的強(qiáng)度增加，提高刀具的耐久性；合適的大后角的選擇有利于加工時(shí)的排屑。在對(duì)鈦合金管材進(jìn)行深孔的攻絲工作是，可以采用減少容屑槽數(shù)量的方法來(lái)增大容屑空間，增強(qiáng)絲錐的排屑能力。
3.2絲錐夾頭與冷卻液控制
在使用機(jī)床進(jìn)行攻絲的時(shí)候需要使用專門的絲錐夾頭，再結(jié)合扳手攻絲。對(duì)于鈦合金材料的螺紋加工，其螺紋尾扣通常要比標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度長(zhǎng)一些。最好設(shè)計(jì)退刀槽，這樣即使絲錐攻絲到底部的時(shí)候也不會(huì)產(chǎn)生崩刃現(xiàn)象。 可選擇具有良好潤(rùn)滑功能的活性高的冷卻液對(duì)絲錐進(jìn)行直接的冷卻作用，以絲錐加工過(guò)程中產(chǎn)生的溫度過(guò)高使絲錐和切屑產(chǎn)生粘連，影響絲錐的加工速度和加工精度。推薦采用以合適比例進(jìn)行配比的油酸、硫化油和煤油的混合液用以冷卻絲錐。也可選擇采用F43切削油，同樣可以達(dá)到理想的冷卻效果。在對(duì)鈦合金材料的螺紋加工時(shí)，可開(kāi)辟冷卻槽于絲錐的刃背上，以確保冷卻也能夠順暢的到達(dá)削刃。
4、結(jié)論
綜上所述，對(duì)于鈦合金管接頭的螺紋加工，首先要充分了解鈦合金材料的金屬特點(diǎn)及其加工特性，以針對(duì)其特性采用合適的絲錐設(shè)計(jì)和絲錐材料的選擇。其次要采取合適有效的加工工藝，在加工中對(duì)鈦合金材料的弱點(diǎn)進(jìn)行有效的規(guī)避。通過(guò)刀具和加工工藝雙方面的配合，提高鈦合金的螺紋加工精度和加工速度。隨著金屬材料的深入研究和加工工藝的發(fā)展，必將會(huì)有更好的鈦合金加工工藝出現(xiàn)。