Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al合金的激光辅助切削加工研究

β型Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al合金具有强度高、断裂韧性好等优异性能，在飞机起落架和机舱等方面具有应用潜力，但其切削加工性能较Ti-6Al-4V合金差，为此，澳大利亚学者研究了该合金的激光辅助切削加工(LAM)技术。LAM技术是利用激光束将被切削工件局部进行加热，降低工件屈服强度的加工方法。本研究在较宽的进给量和切削速度的范围内，分析了Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al合金在激光辅助切削加工时激光束对切削力和切削温度的影响，并与传统加工(CM)技术进行了比较。

实验用材料为经真空电弧熔炼后在β相区及两相区锻造的Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al合金棒材。棒材经830℃×1 h/AC固溶处理，并进行560℃ ×24 h/AC时效处理。CM采用2.6 kW车床(型号为AL540)，LAM采用由激光器上15 m长的激光光学纤维传送的2.5 kW Nd:YAG激光。切削速度为9.5～200 m/min，进给量为0.054～0.28 mm/r，激光能量为400～1600 W。

对Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al合金的激光辅助切削加工及传统加工进行了对比，结果表明:①在实验的进给量和切削速度范围内，采用LAM的切削力最大可比CM降低15%;②采用LAM和CM技术加工时，切削力与进给量均呈线性比例，不同之处在于采用LAM时的切削力较采用CM时明显低得多;③进给量低于0.15 mm/r时没有明显地降低切削所需的能量(切削力)，而进给量高于0.25 mm/r时将导致刀具迅速磨损，为了获得最佳收益，采用LAM(激光功率为1200 W)切削时，优选的进给量范围为0.15～0.25 mm/r;④对于CM，在切削速度达到临界值25 m/min之前，应变硬化导致切削力不断增加，而超过此临界值后热软化将占主导地位，从而导致切削力降低，然而切削速度超过100 m/min后，快速增加的磨损将导致工具发生灾难性破坏;⑤对于LAM，当切削速度低于25 m/min时，过热将导致工件与刀具焊接，使工件表面质量下降，而当切削速度高于100 m/min时，将导致刀具过度磨损，因而当采用1200 W激光束辅助切削该合金时，最佳切削速度范围为25～100 m/min;⑥激光辅助切削加工的温度范围应在1050～1250℃。