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鈦金屬加工廠 提供 鑲件零件3D打印_CNC&車床精加工

文章出處:五金制品廠責任編輯:yaxun88作者:康鼎金屬人氣: 發表時間:2018-07-28 14:29 字體大小:【
 針對鈦合金材料的難加工性,飛機制造中鈦合金整體結構件尺寸大、結構復雜、變形大等工藝難題,對鈦合金整體結構件加工技術的研究現狀、存在的問題及發展趨勢進行了系統分析.闡述了鈦合金加工對刀具材料、結構、微刃處理等關鍵刀具技術的要求及發展趨勢;論述了鈦合金整體結構件加工過程中應著重加強的工藝理論研究,主要包括走刀方式與走刀路徑、基于切削穩定性工藝的參數優化、變形控制、變形校正等。

鈦合金的加工性為45#鋼的20-40%,硬度<HB300,會出現強烈的粘刀現象;HB>370又太硬使加工困難,最好加工的具有硬度HB300-370的鈦合金。影響其可切削性的主要原因簡述如下:
1)氣體雜質(氧、氮和氫等)對鈦合金的可切削性有很大影響,因為鈦的化學活潑性高,很容易與氣體雜質化合。當溫度超過600度,鈦被氧化,形成脆化層,即所謂“組織α化層”;與氫產生氫脆性;與氮在高溫下形成硬而脆的TiN。
2)鈦合金塑性小,明顯影響其切削時的塑性變形。鈦合金的變形系數僅為1甚至小于1,而普通碳鋼的變形系數為3左右。切削時切屑與前刀面有極小的接觸面,使接觸區壓力和局部溫度高,刀具磨損快。
3)鈦合金加工時會產生嚴重的加工硬化。
4)當C>0.2%,鈦合金會形成硬的碳化物,使刀具產生磨粒磨損,使切削性下降。

   在設計或制造航天器部件時,最大的挑戰就是在不犧牲部件強度或性能的前提下優化重量。鈦合金鑲件廣泛用于航空航天領域,在衛星等結構中用于傳遞高機械載荷。憑借精巧的優化設計并通過金屬3D打印,新型鈦合金鑲件重量僅為原來的三分之一,性能也得到了改進。
鈦金屬加工
    鑲件置入夾層板結構

    鈦合金鑲件通常用來將其他設備與衛星連接起來,這樣的鑲件承受很高的負載,需要提升起又大又重的結構。這意味著它們必須具備很高的強度重量比,具有很高的強度和剛性,同時重量又必須非常輕。這些鑲件被置入在航空航天結構中很常見的復合結構夾層板里,通過與夾層板的結合將載荷轉移。

傳統鑲件通常采用鋁合金或鈦合金通過機加工制造,其磚塊形狀的內部完全是實體,質量很高。除了材料的高成本之外,重型部件還會增加每次發射時航天器的運營成本,金屬3D打印為航天結構件減重提供了契機。
    
鈦合金3D打印
利用3D打印優化設計
    工程師面臨著改變傳統思維的挑戰。這個設計旨在滿足從概念階段到制造階段的所有要求。Atos依靠在航空航天工程和結構仿真方面的專業知識,從內到外設計了這個新型部件,提高了其整體性能。
通過3D打印,物體的內部空間可以采用中空或輕量化結構設計。Materialise和Atos的工程師從減少部件內部的材料使用量入手,研發團隊采用拓撲優化和晶格結構設計等先進技術,將鑲件質量從1454克減少到500克。
    除了減輕重量外,團隊還解決了原始設計中的熱彈性應力問題。由于這些鑲件在碳纖維增強聚合物夾板固化過程中已經被安裝,因此會受到熱彈性應力。優化設計降低了這些應力帶來的影響并改善了載荷分布,延長了鑲件的使用壽命。


鑲件橫截面展示了內部的輕量化結構
    不萊梅Materialise金屬3D打印工廠負責制作了新設計的兩個鈦合金(TiAl6V4)鑲件。金屬3D打印已經證明其在航空領域的巨大潛力,之前沒有任何手段可以達到如此之快的交付時間。
    Atos西班牙機械工程總監這樣評價:“減輕重量將有助于提高衛星設備的有效載荷,并大量節省每次的發射成本。正是由于在如此短的時間內,在金屬增材制造領域創造出這種高度復雜的產品,使得Atos和Materialise成為金屬3D打印解決方案供應商中的佼佼者。”
    從過往的案例我們可以看出,materialise幾乎滲透進入各種應用領域,不斷挑戰傳統加工手段的地位,不斷開拓3D打印在傳統制造業中的深刻應用,推進變革,推動3D打印的發展。到目前看來,materialise只有一個

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