12個問答，點破鈦合金加工問題！

加工鈦及鈦合金一直是加工行業重點關注的領域，有加工企業負責人表示，最近兩年醫療器械、海洋石油和航空航天等領域對鈦合金零部件的需求量較大，是制造行業發展的機會，并且鈦合金有取代鋼、鋁合金等材料的趨勢。

在加工社群的專題討論持續了兩個半小時，問答涉及12個話題，覆蓋材料、刀具、切削液、加工技術、痛難點、應用等，為鈦及鈦合金加工的方方面面進行了細致的講解，下面小編就帶你來詳細看看，問答過程中都有哪些干貨！

Q1:鈦合金主要應用領域是什么?

鈦在地殼中含量為0.63%，在金屬中排在鋁鐵（鈣鈉鉀）鎂后，儲量非常豐富。鈦具有優異的金屬性能，比如密度低、比強度（最高）、線膨脹系數小、導熱差、高低溫強度好、抗腐蝕、無磁性、生物相容性好、具有記憶功能（如鈦鎳記憶合金）等等。

鈦與鋼、鋁、銅一樣屬于一種結構金屬，只不過這種金屬的活性很大，從礦石冶煉出鈦的成本非常高。我國的鈦產業起步較晚，在90年代末才形成完整的工業體系。全世界擁有完整的鈦金屬制造體系的僅有美國、俄羅斯、日本和中國。

在全球范圍內對鈦金屬的研究和應用歷史只有幾十年，加上冶煉、加工成本高，所以大眾對這種金屬的認知程度不高。經過了20多年的發展，鈦的應用越來越常見。

最早鈦合金作為一種高端材料被應用于航空航天及尖端軍工領域。目前隨著技術的成熟，鈦合金作為一種越來越常見的金屬材料已開始在艦船、化工設備、海洋、體育器材、醫用植入物、汽車、摩托車、自行車、建筑、生活用品等領域廣泛應用。

目前，我國和歐美等國都在進行低成本冶煉技術的開發，可以預見未來5到10年鈦合金將會取代一大部分的鋼和鋁的市場份額?？梢哉f鈦合金是目前最有發展前景的金屬材料之一。

Q2:鈦合金的材料種類都有哪幾種？各牌號是什么？

鈦的牌號在中國是按照組織分的，有三類：α、β、α+β。中國標準分為TA(純鈦，α合金和類α型合金)、 TB（β型和近β型合金）、TC（α+β型合金）三個系列。

按中國新標準GB/T3620.1-2016版，牌號有99種。美標直接以grade表示，約34種。

其中，最常用的是TC4牌號鈦合金，約占鈦金屬用量的80%。另外就是純鈦TA1、TA2。具體牌號，對應GB/T3620.1-2016。

Q3:A鈦、B鈦、AB鈦、等級鈦、醫療級鈦怎么劃分及歸類，鈦合金的表面處理有哪些注意事項？鈦合金沖壓折彎的選材和注意事項（回彈量，模具沖頭需要注意什么）

所謂的等級鈦，在原材料海綿鈦當中有零級海綿鈦、一級海綿鈦、二級海綿鈦等，主要的區別在于海綿鈦的純度以及顆粒大小等。

對于鈦板、鈦棒等半成品來說，分級是依據金屬內在晶粒組織來評判，合金從組織1級到8級，依次粗大化。醫用鈦合金要求晶粒度越低越好，而純鈦的評級為十級到一級，與合金組織評級相反。醫用鈦及鈦合金的具體劃分與要求請參照GB/T13810-2007、2017版。

鈦及鈦合金的表面處理，除了一些常見的技術以外還包含比較特殊的兩種，即陽極氧化及微弧氧化，這兩種處理可相對提高鈦材表面硬度及耐磨度。一般用于表面裝飾和特殊用途。

鈦合金沖壓折彎的選材和注意事項：鈦的彈性模量小，彈性好，要想回彈小，材料要做好退火處理，這個要靠經驗了，我做沖壓拉伸的時候，就會要求我們的材料工藝另外加一個杯突值技術要求。鈦合金的情況，一般是TC4，材料做完全退火，厚板折彎就得加熱折彎。

Q4:鈦合金的加工性能，是否跟不銹鋼相似？比如鐵鎳合金類的

不銹鋼的排削性比鈦好得多，導熱也比鈦高5倍，因此這兩種金屬材料不具可比性。

對于做加工的人來說，鈦及鈦合金這種材料比較黏刀，散熱特別差，就造成了加工操作的不便。

不銹鋼和鋼材我接觸的很少，但是鈦材不同的牌號切削性性能會有很大差異。在我們做過的一些鈦材當中，某些特殊的牌號難度更大，我們做5.5的棒頭甚至會出現剛加工好5支，使用的刀具就需要進行修理。

所以，鈦材不好與不銹鋼來比較，因為就是鈦材本身因不同牌號，加工性能都會有很大的差異。

Q5：加工鈦合金推薦用什么刀具？

先說說鈦為什么難加工：

鈦的導熱性很差，大約是鋁的1/13，鋼的 1/5，銅的1/25。在加工中，大家會發現鈦很黏刀。純鈦在切削過程中，鈦削容易粘在刀刃上，使得刀具與工件之間的摩擦力劇增，摩擦產生的大量熱量集中在刀刃和削子上，使得刀具磨損很快。

同時，鈦具有較高的化學活性，易與空氣中的氧和氮發生反應。車削加工產生的熱量，造成了削子和工件表面氧化，限制切削速度的提高。

以上這些現象就是造成難加工，刀具磨損快的原因。

解決辦法有三點:

降溫

最優的處理是冰水冷卻液，做高端精密的機加工時候，為了達到尺寸更精良，表面效果，而采用了冰箱循環冷卻液的裝置。

選擇合適的刀具

市面上牌子很多，應首選具有高溫硬度、耐磨、抗壓強度、抗彎、沖擊韌性好的刀具。

推薦采用YG8、YG6和YW2類硬質合金刀具。粗加工采用YG8和YG6，表面精加工采用YW2刀具較好。

YG6、YG8為含鈷的硬質合金刀具，YG8是鎢鈷類材料，耐磨性良好，使用強度和沖擊韌性。YW2為含鎢鉭（鈮）鈷類的硬質合金刀具，鈷的量較多，抗彎強度高。

冷卻切削液

最早的冷卻液是采用四氯化碳勾兌，但是四氯化碳易揮發且有毒，現已基本棄用。

我們用過很多種刀具，包括很便宜的普通白鋼刀、高速鋼，現在有用日本的UNGALOY、KORLOR、MITSUBISHI、切削液、乳化油 YS901。

具體情況需要根據自己的需求改進刀具、切削液、進刀量、車速，如想要降低刀具成本，就得把冷卻、排削子做好。

Q6：鈦合金車銑加工應該使用什么冷卻液？有人說易燃，真的嗎？如何避免呢？

鈦及鈦合金材在機加工的過程中的確會易燃，但是在冷卻液方面并無特殊的要求，在一般的加工中使用普通的皂化液即可。

鈦元素在地殼的含量很高，其之所以被稱為稀有元素是因為鈦元素的提煉難度較大，鈦元素本身的活躍性很大，所以更容易氧化、易燃。

在加工過程中，鈦材著火主要是由削子引起，溫度過高且與空氣接觸表面積大，更加造成易燃；在磨光拋光的過程中，會產生大量的粉塵，更加容易引起事故。

避免的手段大致分為以下幾種：

a）減小進刀量；

b）冷卻充分；

c）保持通風；

d）如果現場加工過程中產生明火，盡量避免直接用水撲火，可采用干沙子進行隔離滅火；

e）冷卻，非常重要；

f）切忌使用易燃的切削油。