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，今年醫療器械、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，是製造行業發展的機會，並且鈦合金有取代鋼、鋁合金等材料的趨勢。
ITES深圳工業展多年來一直關注加工領域的最新動態，近期在由工業零件展區建立的社群中，我們關注到不少群友對鈦加工表示出極大地興趣。針對該情況，工業零件展邀請了兩位在鈦材及鈦合金加工領域有多年工作經驗的企業負責人在加工社群做鈦合金加工專題問答。
其中一位分享嘉賓莫曉華先生來自寶雞市金海源鈦標準件製品有限公司，在鈦行業已有近20年從業經驗，另一位分享人餘祥先生來自寶雞誠達通金屬材料有限公司，從2010年開始從事鈦行業，至今已有10年時間。
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緻的講解，下面小編就帶你來詳細看看，問答過程中都有哪些乾貨！
Q1:鈦合金主要應用領域是什麼?
鈦在地殼中含量為0.63%，在金屬中排在鋁鐵（鈣鈉鉀）鎂後，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）、線膨脹係數小、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、銅一樣屬於一種結構金屬，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製造體系的僅有美國、俄羅斯、日本和中國。
在全球範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於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、摩託車、自行車、建築、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。可以說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？各牌號是什麼？
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，約佔鈦金屬用量的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、醫療級鈦怎麼劃分及歸類，鈦合金的表面處理有哪些注意事項？鈦合金衝壓折彎的選材和注意事項（回彈量，模具衝頭需要注意什麼）
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，主要的區別在於海綿鈦的純度以及顆粒大小等。
對於鈦板、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。一般用於表面裝飾和特殊用途。
鈦合金衝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，我做衝壓拉伸的時候，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，是否跟不鏽鋼相似？比如鐵鎳合金類的
不鏽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。
對於做加工的人來說，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。
不鏽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，鈦材不好與不鏽鋼來比較，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麼刀具？
先說說鈦為什麼難加工：
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，而採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、衝擊韌性好的刀具。
推薦採用YG8、YG6和YW2類硬質合金刀具。粗加工採用YG8和YG6，表面精加工採用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，使用強度和衝擊韌性。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採用四氯化碳勾兌，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麼冷卻液？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，但是在冷卻液方面並無特殊的要求，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，儘量避免直接用水撲火，可採用幹沙子進行隔離滅火；
e）冷卻，非常重要；
f）切忌使用易燃的切削油。
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鈦合金鑽孔用什麼樣的鑽頭？鈦合金加工中如何可以有效減少材料變形？海洋石油鑽探，航空航天（飛機製造業），超高溫超低溫強腐蝕等特種惡劣環境下都使用哪些牌號的鈦合金材料？分別使用哪些刀具進行加工？電火花加工鈦合金如何解決變色以及減小電極損耗?全國或全球一年消耗的鈦合金/純鈦料多少噸？有大概的數據嗎？……
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