航空铝合金的应用及其切削加工存在的问题

在飞机的结构设计与制造过程中,要求以提高飞机结构件的强度与刚度,断裂性及抗应力腐蚀能力,降低飞机的空重等为主要参数指标,这就是使得铝合金材料在航天领域得到广泛应用,虽然钛合金与复合材料在飞机上的用量在不断增长,然而铝合金仍然是飞机上用量最大的材料,各种铝合金材料由于优越性及良好的切削性能同样被越来越多的应用到汽车灯制造业。镜面铝合金和防锈铝在建筑行业人中应用的非常的广泛。
飞机上大部分重要零件是整块铝合金铣削而成,既可以减少焊缝,又可提高零件的强度和抗震性,但普通铣削加工效率低,成本高,交货期长,高速铣削是解决这方面问题的最有效加工技术,例如飞机的骨架与机翼、为铝合金整体薄壁零件,都是需要切除大量的金属,从毛胚开始的切除量甚至达到90%,采用高速切削加工技术,加工时间缩短到原来的几分之一,所以研究航空铝合金的切削工艺问题应该在高速切削的条件下进行,这样其研究结果才具有实际意义。
由于高速切削相关技术的不断发展,不同时期高速切削的定义也在发生变化,1978年CIRP切削委员会认为线速度为500-7500m/min切削加工为高速切削,1995年普遍认为主轴转速高于8000r/min的切削加工为高速切削,从主轴设计的观点,有的学者提出了用DN值(主轴轴承孔径与最大转速的乘积)来定义高速切削,也就是高速切削的概念具有较大的相对性。
 目前世界各国对高速切削的速度范围尚未作出明确的定义,通常把切削速度比常规切削速度比常规切削速度高5—10倍以上的切削称为高速切削,不同的材料切削速度的范围也不同,常用材料:铝合金为600—7000m/min,铜为900—5000m/min,钢为500—2000m/min,灰铸铁为800—3000m/min,加工方法有多种。各种铜都是有其自身的作用和特性。
高速切削的特点主要有如下几点:
随切削速度提高,单位时间内材料切除增加,切削加工时间减少,大幅度提高加工效率,降低加工成本。
在高速切削加工范围内,随切削速度提高,切削力随之减少,根据切削速度提高的幅度,切削平均可以减少30%以上,有利于对刚性较差和薄壁零件的切削加工。
高速切削将时,切屑以很高的速度排出,带走了大量的切削热,切削速度提高越大,带走的热量就越多,,大致在90%以上,传给工件的热量大幅度减少,有利于减少加工零件的内应力和热变形,提高加工精度。高速切削加工可以加工硬度HRC(45-65)的淬硬钢铁件,如高速切削加工淬硬后的模具可以减少甚至取代放电加工和切削加工,满足加工质量的要求。
由于高速切削加工具有高生产效率。减少切削力,提高加工精度的表面质量,降低生产成本,并且可加工高硬材料等许多优点,已经在航空、汽车、模具等制造业中广泛应用,取得了重大的经济效益,对提高切削加工技术的水平,推动机械制造技术的进步具有深远的意义。
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