钛合金五金冲压件加工技术难点

钛合金因其优异的比强度、耐腐蚀性和生物相容性，在航空航天、、消费电子（如手机中框、表壳）等领域的高要求五金冲压件中应用日益广泛。然而，其的物理和化学特性也带来了显著的加工挑战，主要技术难点集中在以下几个方面：

1.高回弹与尺寸精度控制难：钛合金（尤其是α+β合金如TC4）具有高弹性模量和屈服强度比，导致其在冲压卸载后产生远大于普通钢材的显著回弹。这使得预测和控制终零件的形状和尺寸变得困难。模具设计必须进行复杂的回弹补偿计算和反复试模修正，增加了开发周期和成本。即使使用高精度模具，稳定保持微米级公差也具挑战性。

2.严重的冷作硬化倾向：钛合金在室温下塑性变形时，会迅速发生冷作硬化，导致材料的延展性急剧下降，硬度显著升高。这意味着：

成形低：单次冲压允许的变形量小，复杂形状零件往往需要多道次成形。

中间退火需求：在多道次冲压工序间，通常需要插入真空或惰性气体保护下的退火工序来消除硬化、恢复塑性，这不仅增加工序、能耗和时间成本，还引入了热变形风险。

冲裁力大、模具磨损加剧：硬化后的材料需要更大的冲裁力，同时加速了模具刃口的磨损。

3.低导热性导致的温升与粘模问题：钛合金的导热系数远低于钢、铝等常用金属。在高速冲压过程中，塑性变形产生的热量难以快速传导出去，导致材料局部温度急剧升高（可达数百度）。高温下：

材料软化与氧化：可能引起局部软化甚至氧化（形成α脆化层），影响表面质量和性能。

严重粘模倾向：高温和高压下，钛合金易与模具钢材发生粘着磨损（俗称“粘模”或“拉伤”），破坏零件表面光洁度，甚至导致模具失效。这对模具表面处理（如涂层如TiAlN、DLC）和润滑提出了非常高的要求。

4.对模具材料与表面处理要求苛刻：由于钛合金的高强度、硬化和粘模特性，要求模具（尤其是凸凹模）具有高硬度、耐磨性、抗粘着性和足够的韧性。普通工具钢难以胜任，常需选用粉末高速钢、硬质合金或采用涂层（PVD/CVD）。模具的制造精度和表面光洁度也必须非常高，且成本昂贵。

5.表面敏感性高：钛合金表面活性高，容易在加工、储存过程中与环境中的氧、氢、氮等元素反应，形成污染层或氢脆风险，影响后续使用（如焊接、电镀或生物相容性）。冲压过程中的润滑剂残留、划痕、压痕等都可能成为污染源或应力集中点，需要严格的表面保护和处理措施。

总结：钛合金五金冲压件的成功加工，在于克服其高回弹、强冷作硬化、低导热性引发的粘模和温升问题。这要求开发高度的回弹补偿模具设计、优化多道次成形与中间热处理工艺、采用模具材料与表面处理技术、以及使用且兼容的润滑与冷却方案。整个过程技术门槛高、成本高昂，需要深厚的材料知识和工艺经验积累。