通过对比低温钻削与热辅助钻削的方法，揭示工件温度对Ti6Al4V材料微钻削的影响

《Scientific Reports》：Unveiling the impact of workpiece temperature on Ti6Al4V micro-drilling through a comparative analysis of cryogenic and thermally assisted drilling

　　

摘要

由于钛合金的热导率低且化学活性高，因此被普遍视为难以加工的材料，这给切削加工带来了巨大挑战。本研究首次对在低温冷却（?196℃）条件下的微钻加工性能，以及在使用PID控制的感应加热技术于250℃和500℃条件下进行的热辅助钻削加工性能进行了对比分析。实验结果表明，与室温条件相比，低温钻削使切削力增加了约38%，但在切屑形态和表面完整性方面表现更佳，其表面粗糙度值可降至0.34微米左右。而250℃条件下的热辅助钻削并未带来任何加工优势，在本研究的实验条件下可视为存在热失效区域。不过在500℃条件下，由于材料的热软化作用，切削力降低了约13%，这虽然会增加切屑堵塞的风险以及因粘附作用而形成严重积层的问题，但依然显著改善了毛刺的形态。此外，无论处于何种温度环境下，较低的切削速度都是维持加工稳定性的关键。