難加工材料
關(guān)注創(chuàng)建者：甜甜 創(chuàng)建時(shí)間：2017-02-20
難加工材料的視頻教程
難加工材料切削優(yōu)化的多尺度分析與跨技術(shù)關(guān)聯(lián)性研究
在航空航天、能源動(dòng)力等高端制造領(lǐng)域，難加工材料構(gòu)件的精密制造已成為制約裝備性能提升的關(guān)鍵瓶頸。以航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤、鈦合金薄壁構(gòu)件為典型代表，這類構(gòu)件通常要求在極端工況下保持結(jié)構(gòu)完整性與功能穩(wěn)定性，其制造過程面臨著材料切削性能與加工質(zhì)量控制的雙重挑戰(zhàn)。
免費(fèi)
查看
TC4鈦合金細(xì)長(zhǎng)軸超聲振動(dòng)車削仿真
上述問題直接表現(xiàn)為“細(xì)長(zhǎng)軸車削易彎曲變形”與“難加工材料切削力大”的技術(shù)瓶頸，嚴(yán)重制約了零件的制造精度與表面質(zhì)量提升。
免費(fèi)
查看
航空制造中的切削溫度與殘余應(yīng)力控制：高溫合金與鈦合金加工
隨著我國(guó)航空航天等技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，各種超耐熱、耐磨損、耐腐蝕合金等難切削材料的精密制造需求日益突出。高溫合金如 GH4169 及鈦合金作為航空航天領(lǐng)域關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料，其加工過程面臨切削溫度高、刀具磨損快、表面質(zhì)量控制難等共性問題。GH4169 鎳基高溫合金和鈦合金均屬于典型難加工材料。工程實(shí)踐表明，零部件疲勞破壞多起源于表面或近表面區(qū)域，加工表面完整性已成為評(píng)價(jià)制造質(zhì)量的核心指標(biāo)。
免費(fèi) 4分鐘 6播放
查看
難加工材料的實(shí)例教程
點(diǎn)擊藍(lán)字
關(guān)注我們
目前，金屬切削技術(shù)已經(jīng)提高很多，但對(duì)于難加工材料的切削效率還很低，如何提高切削效率，降低加工成本，是現(xiàn)在制造業(yè)面對(duì)的主要問題。
難加工材料有哪些
隨著航空航天、石油、化工、兵器及原子能等工業(yè)的蓬勃發(fā)展, 各種難加工材料也得到廣泛的應(yīng)用，其中以不銹鋼、鈦合金、淬硬鋼等材料最具代表性。
不 銹 鋼
材料加工硬化性大，在切削過程中，被加工材料會(huì)產(chǎn)生塑性變形；不銹鋼的導(dǎo)熱率低，切削加工時(shí)切屑帶走熱量少，切削點(diǎn)的溫度上升，導(dǎo)致刀具壽命變短；同時(shí)，不銹鋼親和性大，易使刀尖產(chǎn)生積屑瘤和后刀面產(chǎn)生附著物，從而使被加工表面精度下降。
鈦 合 金
鈦合金的切削加工性表現(xiàn)為：密度小、導(dǎo)熱性差、切削加工時(shí)切削熱不易擴(kuò)散，導(dǎo)致刀具壽命很短。鈦合金的親和力大；具有高的化學(xué)活性，易與相接觸的金屬親和，導(dǎo)致粘結(jié)、擴(kuò)散加劇、刀具磨損；鈦合金彈性模量低、彈性變形大，會(huì)使已加工表面與后刀面的接觸面積大，磨損嚴(yán)重。
淬 硬 鋼 材 料
主要特點(diǎn)是硬度、強(qiáng)度高, 塑性、導(dǎo)熱性差。在切削過程中，切屑與前刀面接觸長(zhǎng)度短, 因此切削力和切削溫度集中在切削刃附近,易使刀具磨損和崩刃。
展開 (3) 采用高壓大流量切削液，以保證加工過程的熱穩(wěn)定性，防止因溫度過高導(dǎo)致工件表面變性和刀具損壞。
(4) 保持刀片刃口鋒利，鈍的刀具是熱集結(jié)和磨損的原因，容易導(dǎo)致刀具失效。
(5) 盡可能在鈦合金最軟的狀態(tài)加工，因?yàn)榇阌埠?em>材料變得更難加工，熱處理提高了材料的強(qiáng)度并增加刀片的磨損。
(6) 使用大的刀尖圓弧半徑或倒角切入，盡可能把更多的刀刃進(jìn)入切削。這可以減少每一點(diǎn)的切削力和熱量，防止局部破損。在銑削鈦合金時(shí)，各切削參數(shù)中切削速度對(duì)刀具壽命vc的影響最大，徑向吃刀量（銑削深度）ae次之。
3. 從刀片入手解決鈦加工難題
鈦合金加工時(shí)出現(xiàn)的刀片溝槽磨損是后面和前面在沿切削深度方向上的局部磨損，它往往是由于前期加工留下的硬化層所造成的。刀具與工件材料在加工溫度超過800℃的化學(xué)反應(yīng)和擴(kuò)散，也是形成溝槽磨損的原因之一。因?yàn)樵?em>加工過程中，工件的鈦分子在刀片的前面積聚，在高壓高溫下“焊接”到刀刃上，形成積屑瘤。當(dāng)積屑瘤從刀刃上剝離時(shí)，將刀片的硬質(zhì)合金涂層帶走，因此，鈦合金加工需要特殊的刀片材料和幾何形狀。
4. 適合鈦加工的刀具結(jié)構(gòu)
鈦合金加工的焦點(diǎn)是熱，大量高壓切削液要及時(shí)準(zhǔn)確地噴射到切削刃上，才能夠快速地將熱量移除。市場(chǎng)上有專門用于鈦合金加工的銑刀獨(dú)特結(jié)構(gòu)。
展開 為什么我們認(rèn)為鈦合金是一種難加工材料？因?yàn)閷?duì)其加工機(jī)理和現(xiàn)象缺乏深刻的認(rèn)識(shí)。
1．鈦加工的物理現(xiàn)象
鈦合金加工時(shí)的切削力只是略高于同等硬度的鋼，但是加工鈦合金的物理現(xiàn)象比加工鋼要復(fù)雜得多，從而使鈦合金加工面臨巨大的困難。
大多數(shù)的鈦合金的熱導(dǎo)率很低，只有鋼的1/7，鋁的1/16。因此，在切削鈦合金過程中產(chǎn)生的熱量不會(huì)迅速傳遞給工件或被切屑帶走，而集聚在切削區(qū)域，所產(chǎn)生的溫度可高達(dá)1 000℃以上，使刀具的刃口迅速磨損、崩裂和生成積屑瘤，快速出現(xiàn)磨損的刀刃，又使切削區(qū)域產(chǎn)生更多的熱量，進(jìn)一步縮短刀具的壽命。
切削過程中產(chǎn)生的高溫同時(shí)破壞了鈦合金零件的表面完整性，導(dǎo)致零件幾何精度下降和出現(xiàn)嚴(yán)重減少其疲勞強(qiáng)度的加工硬化現(xiàn)象。
鈦合金的彈性對(duì)零件性能來說可能是有益的，但是在切削過程中，工件的彈性變形是產(chǎn)生振動(dòng)的重要原因。切削壓力使“彈性”的工件離開刀具和反彈，從而使刀具與工件之間摩擦現(xiàn)象大于切削作用。摩擦過程也會(huì)產(chǎn)生熱，加重了鈦合金導(dǎo)熱性不良問題。
加工薄壁或環(huán)形等易變形零件時(shí)，這個(gè)問題就更加嚴(yán)重，將鈦合金薄壁零件加工到預(yù)期的尺寸精度不是一件容易的事。因?yàn)殡S著工件材料被刀具推開時(shí)，薄壁的局部變形已經(jīng)超出彈性范圍而產(chǎn)生塑性變形，切削點(diǎn)的材料強(qiáng)度和硬度明顯增加。此時(shí)，按照原先確定的切削速度加工就變得過高，進(jìn)一步導(dǎo)致刀具急劇磨損。
“熱”是鈦合金難加工的“罪魁禍?zhǔn)住保?2. 加工鈦合金的工藝訣竅
在理解鈦合金加工機(jī)理的基礎(chǔ)上，加上以往的經(jīng)驗(yàn)，加工鈦合金的主要工藝訣竅如下：
(1) 采用正角型幾何形狀的刀片，以減少切削力、切削熱和工件的變形。
(2) 保持恒定的進(jìn)給以避免工件的硬化，在切削過程中刀具要始終處于進(jìn)給狀態(tài)，銑削時(shí)徑向吃刀量ae應(yīng)為半徑的30%。
展開 事實(shí)上，長(zhǎng)久以來鎢產(chǎn)品加工對(duì)于鎢行業(yè)內(nèi)的人來說亦是難題，加工工藝也僅局限于傳統(tǒng)的粉末冶金方式，更何談3D打印金屬這種新興未久的模式。因此，如何實(shí)現(xiàn)鎢的3D打印在國(guó)防、軍工以及醫(yī)療等領(lǐng)域都有著十分重要的意義。不過話說回來，甭管2D、3D，只要是能提質(zhì)增效的技術(shù)，就值得來一探究竟。
鎢金屬的特殊之處在于它的熔點(diǎn)可高達(dá)3410±20℃，這是鎢及其制品能夠被廣泛應(yīng)用的重要優(yōu)勢(shì)之一，不過在3D打印領(lǐng)域當(dāng)中，也成為了需要攻克的一大技術(shù)難點(diǎn)。但是俗話說的好，生活本身就是一個(gè)不斷遇到問題并且解決問題的過程，而且辦法還總比問題多。一旦能夠攻克鎢材難加工的痛點(diǎn)，3D打印也可以為鎢金屬打開更廣闊的應(yīng)用前景。
△圖片來源Wolfmet 3D
3D打印鎢的原材料
正本清源，凡事要從源頭理起，與其他金屬3D打印一樣，3D打印鎢也需要具備基礎(chǔ)的原材料——球形鎢粉。與應(yīng)用到硬質(zhì)合金的普通鎢粉不同，球形鎢粉外觀呈球狀，具有粉末流動(dòng)性好和高振實(shí)密度的顯著特點(diǎn)。
△普通鎢粉和球形鎢粉形貌差異
目前，國(guó)內(nèi)外制備球形鎢粉的主要方法一般分為以下6種：
1)采用仲鎢酸銨循環(huán)氧化還原法，即傳統(tǒng)的氧化鎢多重氫氣還原的方式，可以得到近球形的鎢粉，且制造費(fèi)用較低，但是球化不夠充分；
2)利用制粒燒結(jié)法生產(chǎn)應(yīng)用于熱噴涂的球形粉末，可制得粒徑40～750μm的球形鎢粉。
展開 3
肯納金屬
Kennametal-Stellram車削刀具
不銹鋼材料因表面加工硬化嚴(yán)重、切削力大、切削溫度高、切屑不易折斷、刀具磨損快、工件線膨脹系數(shù)高等加工特點(diǎn)造成了它的可切削加工性較差，與碳鋼材料相比，其可加工性下降將近50%。針對(duì)不銹鋼的這些加工特點(diǎn)，加工不銹鋼的刀具在選擇上不但要考慮刀具材料的韌性，同時(shí)還有選擇刀具就有較大的切削前/后角及鋒利的切削刃口，同時(shí)切削刀具的涂層材料也主要選取了物理沉積法涂層獲得更光滑的刀具切削表面，以減小切削力。
Kennametal-Stellram的車削刀具產(chǎn)品從材料和刀具結(jié)構(gòu)及刀具涂層三個(gè)方面入手，針對(duì)不銹鋼材料做了專門而深入的特殊設(shè)計(jì)，成為不銹鋼材料卓越的領(lǐng)跑者。Kennametal-Stellram車削刀具基體材料中含有非常耐磨的化學(xué)成分，同時(shí)根據(jù)加工性質(zhì)配備了不同的斷屑槽結(jié)構(gòu)，無論是粗加工還是精加工，具有高耐磨性、高韌性的刀具都表現(xiàn)出其卓越的加工性能，其產(chǎn)品以高效率和高壽命受到廣大的使用客戶的信賴。
Kennametal-不銹鋼車刀
加工實(shí)例
零件名稱：閥芯。
零件材料：316L不銹鋼。
冷卻方式：外部乳化液。
加工類型：車削外圓及端面。
機(jī)床：數(shù)控車床
刀桿：MCLNR2525M12。
刀片：CNMG120412E-4E。
切削參數(shù)：vc=120m/min，f=0.25mm/r，ap=2.5mm，l=50×23mm，加工直徑為150mm。
展開 
難加工材料的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
難加工材料的最新內(nèi)容
引言：為什么2026年金屬價(jià)格比以往任何時(shí)候都更重要
進(jìn)入2026年，全球制造業(yè)正在面對(duì)一個(gè)全新的現(xiàn)實(shí)：
金屬原材料價(jià)格不再只是短期波動(dòng)，而是進(jìn)入了結(jié)構(gòu)性高位周期。
在以下行業(yè)快速增長(zhǎng)的推動(dòng)下：
新能源汽車（EV）
AI數(shù)據(jù)中心與云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施
電網(wǎng)擴(kuò)容與儲(chǔ)能系統(tǒng)
航空航天與國(guó)防
高端醫(yī)療器械
鋁、銅、鎳、不銹鋼、鈦等關(guān)鍵工業(yè)金屬需求持續(xù)增長(zhǎng)，
應(yīng)力雙折射案例分析
簡(jiǎn)介
應(yīng)力是物體內(nèi)部力的分布狀態(tài)，反映了物體材料中相鄰部分之間的相互作用力。對(duì)于透明各向同性光學(xué)元件而言，在應(yīng)力作用下會(huì)表現(xiàn)出暫時(shí)的雙折射特性，這種特性使得光線在元件內(nèi)部傳播時(shí)，會(huì)分解為兩束具有不同傳播速度和偏振態(tài)的光線。而當(dāng)應(yīng)力釋放后，光學(xué)元件又會(huì)恢復(fù)為各向同性狀態(tài)。在復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)中，大量應(yīng)力的存在會(huì)顯著影響光學(xué)性能，將應(yīng)力雙折射納入偏振光線追跡過程，
今天來談下五金沖壓件加工廠所用的金屬材料。
在我們五金沖壓件加工廠，加工五金沖壓件所用金屬板料或帶料，不僅要滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)的技術(shù)要求，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)滿足沖壓工藝的要求以及沖壓后的加工要求，如焊接、電鍍、切削加工等要求。
用于加工沖壓件的金屬材料，主要是熱軋或冷軋的板料或帶料，我們五金沖壓件生產(chǎn)廠家以冷軋材料為主。對(duì)于進(jìn)廠的這些金屬原材料，不僅外觀要光滑平整，還要求要有內(nèi)在質(zhì)量證明書
本單位主營(yíng)金屬材料檢測(cè)，失效分析，模具設(shè)計(jì)，沖壓加工， 歡迎下單，電話：13996389034，微信同號(hào)
本案例基于熱-流-力多物理場(chǎng)耦合相關(guān)理論，仿真模擬了一PMMA結(jié)構(gòu)的加熱過程及熱加工變形過程。仿真結(jié)果如圖所示：
溫度場(chǎng)
變形場(chǎng)
感興趣的朋友，歡迎交流模型！
來源 | Composites Science and Technology
00
背景介紹
隨著電子產(chǎn)品的集成化、小型化和功率密度的提高，有效的散熱已成為一個(gè)關(guān)鍵問題。隨著高性能計(jì)算需求的不斷增長(zhǎng)，服務(wù)器CPU或GPU的熱設(shè)計(jì)功率逐漸提高到400w及以上。熱界面材料(TIMs)通過有效地將熱量從電子器件傳遞到散熱器，在電子器件的整體散熱中起著重要作用
鎢鉬合金屬于難加工材料，加工成本高、加工效率低且刀具磨損嚴(yán)重，利用ABAQUS有限元分析軟件，建立鎢鉬合金三維銑削模型，針對(duì)不同切削參數(shù)，研究在銑削鎢鉬合金過程中產(chǎn)生的切削力和切削溫度的變化規(guī)律，并通過銑削試驗(yàn)對(duì)仿真模型的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。
鎢鉬合金屬于難加工材料，其加工成本高、加工效率低且刀具磨損嚴(yán)重，因此，本文使用ABAQUS有限元分析軟件，建立鎢鉬合金三維銑削模型，針對(duì)不同切削參數(shù)，研究在銑削鎢鉬合金過程中產(chǎn)生的切削力和切削溫度的變化規(guī)律，最后通過正交試驗(yàn)獲得最優(yōu)的銑削參數(shù)組合，以此為實(shí)際銑削加工提供參考。
（3）激光加工之材料普適性：激光可以破壞幾乎任何材料，可以擊穿空氣甚至真空，因而，激光可以加工幾乎任何材料，包括超硬、超脆、超粘、超軟以及復(fù)合材料等典型的難加工材料。
■ KraussMaffei / 劉濤 技術(shù)經(jīng)理
前言
自1925 年開發(fā)出首臺(tái)手搖式射出機(jī)開始，克勞斯瑪菲(KraussMaffei) 一直致力于針對(duì)塑料材料的加工成型與技術(shù)開發(fā)；隨著塑料材料性能的提升以及結(jié)合諸多的創(chuàng)新技術(shù)，塑料的應(yīng)用已經(jīng)不局限于常規(guī)認(rèn)知范圍內(nèi)；包括將發(fā)泡成型技術(shù)結(jié)合長(zhǎng)玻纖材料的應(yīng)用，在減重的同時(shí)極大的提高了塑料產(chǎn)品的適用范圍，甚至突破了原本屬于其它材料范疇的應(yīng)用場(chǎng)景
