前言

在飛機零件中，鈦合金緊固件的運用可以使飛機增強抗腐蝕能力，還可以達到減重的目的，鈦合金緊固件（鈦合金螺絲）是碳纖維復合材料以及鈦合金之間的必要連接件。現階段，鈦合金以及復合材料的運用范圍逐漸增大，應用數量也在不斷增加。

1、概述

1)鈦合金緊固件（鈦合金螺絲）的標準要求。鈦合金緊固件一般需要進行固溶時效熱處理， 從而保證其滿足660MPa的抗剪強度以及1100MPa的抗拉強度性能要求，鈦合金制造的緊固件要對其進行詳細的檢查，除了觀察外觀是否存在損毀，還要對其進行機械性能以及冶金的檢查。鈦合金緊固件具有嚴格的材料標準以及質量、性能標準和要求，鈦合金緊固件的加工技術條件要與AMS 4967標準(絲材、退火、鍛件和環形件、可熱處理的鈦合金棒材)中提出的相關要求相符合，該標準在材料的公差、尺寸、金相、外觀、缺陷控制、以及機械性能等方面均有明確的標準要求和性能要求。

2、鈦合金緊固件使用過程以及機械加工中存在的問題

1)腐蝕性能。在進行鈦合金緊固件的安裝時容易形成間隙，因而在金屬與金屬之間或者金屬表面涂層裂縫下，一些容易受到影響的金屬材料會發生一定的腐蝕。鈦合金材料的抗腐蝕性能的主要原因是其表面有一層防護性氧化膜，如果這層膜受損，在氧氣充分的條件下其可以自行進行修補，然而在鈦合金緊固件實際使用過程中，由于環境條件的變化(如：某種介質濃度增加、溫度升高、或與易腐蝕的金屬發生接觸)，就會導致鈦合金發生腐蝕。鈦合金表面有一層鈍化膜，如果長期在供氧不足的環境中，其鈍化作用會降低，同時可能發生點蝕。此外，鈦合金緊固件對于一些氫氟酸、非氧化酸、以及高溫稀硫酸等缺乏一定的耐腐蝕性。

2)車削加工中存在的問題。在對鈦合金進行車削加工過程中，主要的問題有刀具磨損嚴重、切削溫度過高、以及切削回彈大等[2]。一般來說，在合理的機械加工條件中，車削工序并不困難，如果是對于大批量生產、連續切削、以及金屬去除量比較大的切削，需要采用硬質合金刀具；而在成型切削或切斷時需要對鋼刀具進行合理調整，必要時采用金屬陶瓷刀具。

3)鏜削加工中存在的問題。鏜削屬于精細加工，在對鈦合金產品進行鏜削的加工過程中，在對鈦合金進行銑削加工時，由于刀具每一轉過程中只是部分處于銑削狀態，因而容易導致刀具出現磨損或破損而為了減少上述現象的發生，需要對鏜削加工工藝進行改進和完善，提高鈦合金緊固件的機械加工質量和水平。

3、提高鈦合金緊固件機械加工質量的有效措施

由于鈦合金材料本身存在加工性能差、導熱系數小、效率低、彈性模量小、以及容易燃燒和變形等缺點，因而限制了鈦合金材料的進一步應用。為了對其加工質量進行提高，優化鈦合金緊固件的加工工藝因而必須要對機械加工的流程以及各環節的質量進行嚴格控制，提高加工效率和加工工藝水平。其主要措施體現在以下幾個方面：

1)設備控制

(1)設備要求。首先要控制好進給運動，確保其精確性和可靠性。其次在進行工件裝夾位置以及切削工具的選擇時，要考慮加工工件的剛度。最后，在加工過程中要注意增加冷卻液的流量和壓力。

(2)刀具要求。由于鈦合金緊固件化學親和性比較高，因此在加工過程中尤其是切削過程中容易導致溫度過高，降低刀具的韌性以及耐磨性，因此在刀具的選擇上要盡量避免選用硬質合金刀具。在對其進行加工時，要考慮到零件的結構、毛坯表面的硬化程度、以及余量分布等因素，對涂層刀具類型進行合理選擇，同時將加工工序分成粗加工、半精細加工、以及精細加工等幾個階段，以便于降低切削時的溫度，確保刀刃鋒利，提高刀具的使用性能。

(3)夾具要求。由于鈦合金材料具有易變形以及彈性模量小等缺點，因此在對零件切削時的夾力不易過大，可以采用支承進行輔助，在對夾具進行設計制作時要考慮到零件的實際切削力，從而避免使零件發生變形。

2)材料控制

鈦合金原材料在使用前要對其進行檢驗，保證材料的各項性能符首先要保證鈦合金緊固件加工環境的濕度以及溫度符合標準，主要對其進行產品合格證、鍛件取樣部位、標識、規格、試驗類型、毛坯狀態、數量、以及尺寸和力學性能等方面的檢查。

3)加工環境的控制

首先要保證鈦合金緊固件加工環境的濕度以及溫度符合標準和要求，由于零件的化學親和力比較高，因此在與其進行接觸的夾具中不能選用鉛、鋁、鋅等材料，以免二者發生化學反應。在對零件進行停放或周轉的過程中要采取必要的防護措施。避免零件與其他金屬粉末等進行接觸而發生反應，對其造成污染。

3)制造控制

(1)結構設計。在對鈦合金零件進行半徑設計時，要在其結構條件允許的條件下選用較大的值，鈦合金零件表面的粗糙程度要小于或等于3.2m，如果是采用鏜、鉸等方法加工的孔，需要保證其表面粗糙度在1.6m以下。如果零件需要承受的負載比較大，需要在受拉力區域減少釘孔，此外還要盡量避免磨削加工方法，從而保證粗糙度的要求。

(2)制孔通用技術。首先是鉆孔，在進行鉆孔時要采用硬質合金鉆頭，或者采用氮鋁化鈦涂層鉆孔刀具以及高速鋼鉆頭等，保證孔的精確度。在使用高速鋼鉆頭時，要保證后刀面磨損量在0.6mm以下，同時要保證其結構符合標準，禁止鉆頭不進給而在原地打轉，避免加工硬化。此外，可以采用修磨鋒利的鉆頭來減少螺紋底孔表面的加工硬化深度。

5)維護以及質量控制

(1)維護控制。首先要保證在生產以及加工過程中所使用的工具、設備、以及量具等無使用障礙，并且無污染，保持良好的使用狀態，在規定的時間內，需要對其進行定期的合格檢查。此外，還要對切削液進行定期的檢查，確保切削液的潤滑以及冷卻性能。對于刀具的維護方面，應該定期對其進行質量檢查，對出現問題的刀具進行修整或更換，保證其刀刃鋒利，延長刀具的使用壽命。

(2)質量控制。由于鈦合金材料具有導熱性能差的特點，因此應盡量避免切削比較小切屑，避免堆積。同時要使用乳化液或者水對其進行冷卻，避免發生火災，一旦發生起火現象，可以采用滑石粉進行滅火。其次，在進行銑削加工過程中，要盡量避免刀具停止進給或主軸停轉。鈦合金緊固件的表面要避免產生裂紋或燒傷，由于其化學親和性較大，因而要注意避免其與其他金屬接觸而發生化學反應。

4、結語

近年來，隨著科學技術的發展，鈦合金材料被廣泛應用于飛機等航空零件的結構制造中，其具有很好的耐腐蝕性，加上其變形系數小以及強度高等優點 ，因而獲得了有效的應用。然而，這種材料也有一定 的缺點，一定程度上阻礙了其進一步的應用，因此需要對鈦合金緊同件的加工工藝進行質量控制．不斷提高機械加工水平和產品質量。

參考文獻：

[1]沙愛學 BT16鈦合金緊固件加工藝分析[J]稀有金屬材料工程，2006.35.57-58．

[2]黃曉霞 鈦合金緊同件的腐蝕及其防護技術[J]材料保護.2008.06:57-59．

[3]劉風雷 鈦合金緊固件涂鋁技術[J].航空制造技術．2013.11：66-68

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