航空航天材料的高速切削

1、航空航天材料的高速切削航空航天材料的高速切削日期:20090217大中小來源：中國刀具商務網(wǎng)現(xiàn)代航空航天機體所用材料中金屬材料占有較大比例，它們主要是輕合金(鋁合金、鎂合金)、合金鋼和鈦合金(如表28與表29中民航機和軍用機的使用材料情況)，復合材料已成為現(xiàn)代航空航天機體必不可少的材料，目前使用的復合材料主要是纖維增強樹脂基復合材料。從表28與表29中還可以看出：復合材料和鈦合金在飛機機體上使用的比例有逐年增加的趨勢，特別是在軍用機上。

2、現(xiàn)代噴氣式發(fā)動機上壓氣機部分主要用鈦合金制造，鐵基和鎳基合金也占一定比例。燃燒室和渦輪部分主要用鎳基高溫合金。未來的航空航天機體及其發(fā)動機在沿用已有先進材料的同時，金屬間化合物、陶瓷及以它們?yōu)榛w的復合材料，碳／碳復合材料，金屬基復合材料和鈮合金、鉬合金等將正式應用并占領重要地位。本節(jié)主要介紹鋁合金、鎂合金、鈦合金和高溫合金的高速切削技術。1鋁及鋁合金鋁及鋁合金鋁及其合金是銀白色的金屬材料。鋁的密度為27g／cm3，僅為鋼的1／3左右，

3、它還具有良好的耐腐蝕性，因為在它的表面上很容易形成一層致密的Al2O3保護膜。純鋁的強度不足，熔煉時在鋁中加入適量的硅、銅、鎂、鋅、錳等元素就成為鋁合金。鋁合金具有較高的強度，能用于制造承受載荷的機械零件。經(jīng)過一定的熱處理，其強度可以進一步提高。從表2—8和表29中可以看出，雖然鋁合金的用量呈下降趨勢，但在民航機中，使用最多的仍然是鋁合金，鋁合金是首選的航空材料，在軍用機中也占有較大比例。表28民航機使用各種結(jié)構材料的重量百分比(A表示

4、空中客車系列，B表示波音系列)鋁合金鋼鈦合金復合材料其他第一代0.2%3.2%第二代3：47430084%、76%13%、13%4%、4%1%、5%1%、2%第三代B768B757、432078%、76.5%12%、13.5%2%、6%、4.5%3%、3%5.5%1%、2%第四代B777A34070%75%8%2%11%、8%1%、3%要求正確選擇、合理使用。復雜型面鋁合金的高速切削加工，也可用整體超細晶粒硬質(zhì)合金和粉末高速鋼及其涂層刀

5、具。為避免由于鋁與A1203基陶瓷的化學親和力而產(chǎn)生粘結(jié)，一般不宜采用A1203基陶瓷刀具。選擇切削用量時，也應先說明鋁合金的含硅量，隨含硅量的增加，所選擇的切削速度降低。在航空航天部門，高強度鋁合金整體構件通常都采用“整體制造法”制造，即在整塊毛坯上切除大量材料后，形成高精度的鋁合金復雜構件，其切削工時占整個零件制造總工時的比例很大。整體結(jié)構件還具有結(jié)構復雜、壁薄等特點，從而使得整體結(jié)構件加工周期長、產(chǎn)品質(zhì)量難于控制，尤其薄壁加工時，

6、零件尺寸更是難以保證。在高速加工中，由于小的切削力會減輕薄壁的機械變形，另外切削時產(chǎn)生的熱量由切屑帶走而來不及傳遞到工件中，避免引起零件的熱應力變形，可以穩(wěn)定地完成薄壁加工。這是航空航天制造業(yè)開發(fā)和應用高速切削技術的主要原因。整體結(jié)構件制成品的重量往往只有毛坯件的15％～20％，也就是說，有80％～85％的鋁材變成了切屑，如圖225所示的7075鋁。合金零件(相當于LC9)，壁厚：0.330mm，底厚：0.38lmm，外形：238822

7、3582.6mm3，毛坯質(zhì)量：1818kg，加工后質(zhì)量：145kg。對這樣大型、壁薄、加強肋復雜的鋁合金零件進行高精度、高效率加工是切削加工技術中的一個難題。采用高速切削，主軸轉(zhuǎn)速18000r／min；進給速度24000～27000mm／min；刀具直徑18～20mm；最大切深200mm，可大幅度提高生產(chǎn)效率，切削效率為傳統(tǒng)切削的2.5～2.8倍，大型零件的銑削加工僅要100～300小時，并可節(jié)省經(jīng)費，降低制造成本。圖2257075鋁合