一種鈦合金滲氫切削加工工藝的製作方法
2023-05-29 17:26:51
一種鈦合金滲氫切削加工工藝的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種鈦合金滲氫切削加工工藝，該工藝包括以下步驟：1）鈦合金工件預處理，包括工件表面油汙、氧化皮等的去除；2）鈦合金工件滲氫處理，滲氫溫度為650~850℃，滲氫時間2~4小時；3）鈦合金工件隨爐冷卻至室溫；4）根據鈦合金零件實際要求的尺寸和精度對鈦合金工件進行切削加工；5）鈦合金零件退火處理，在真空爐中進行，退火溫度為550~750℃。依據本發明可以顯著改善鈦合金切削加工性能，降低切削區溫度50~150℃，降低切削力66%~78%，提高刀具壽命3倍以上，顯著提升鈦合金切削加工效率。
【專利說明】一種鈦合金滲氫切削加工工藝
【技術領域】
[0001]發明涉及金屬切削領域，尤其涉及一種鈦合金滲氫切削加工工藝。
【背景技術】
[0002]鈦合金材料具有許多優良的特性，例如強度高、耐熱性和耐蝕性好等，因而被廣泛應用於航空航天等特殊領域。鈦合金的切削加工是鈦合金製件加工中一種重要的加工手段，但由於鈦合金導熱係數小、材料化學活性大、彈性模量小等特性，導致鈦合金切削加工中一直存在切削效率較低、刀具壽命較短、加工成本較高等問題。目前國內外對鈦合金切削加工方面的研究還主要集中在合理選擇刀具以及改善外部切削條件方面，而對通過改變材料的化學成分或改變材料的顯微組織和力學性能來改善材料本身的切削加工性的研究還比較少。
[0003]本發明利用氫在鈦合金中的溶解及其反應具有完全可逆性，通過對鈦合金進行滲氫處理，利用高濃度氫的暫駐改變鈦合金的微觀結構，使鈦合金材料本身的切削加工性能得到提高，實現鈦合金切削加工效率的顯著提高。切削加工完畢，再利用氫在鈦合金中的溶解及其反應具有完全可逆性，通過真空退火的方法將氫從鈦合金中去除，使零件在服役之前的氫含量恢復到安全水平，確保在服役時不發生氫脆。依據本發明可以顯著改善鈦合金切削加工性能，降低切削區溫度5(Tl00°C，降低切削力66%~78%，提高刀具壽命3~10倍，大幅提升鈦合金加工效率。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於提供一種能夠顯著降低切削力、切削區溫度、提高刀具壽命的鈦合金滲氫切削加工工藝，以解決上述中現有鈦合金切削加工方法中存在的問題與缺陷。
`[0005]該鈦合金滲氫切削加工工藝包括如下步驟:
1)鈦合金工件預處理，包括工件表面油汙、氧化皮等的去除；
2)鈦合金工件滲氫處理，滲氫溫度為65(T850°C，滲氫時間2~4小時；
3)鈦合金工件隨爐冷卻至室溫；
4)根據鈦合金零件實際要求的尺寸和精度對鈦合金工件進行切削加工；
5)鈦合金零件退火處理，在真空爐中進行，其真空度大於等於
5.x W5MmIig ,退火溫度為 55(T750°C。
[0006]所述的鈦合金滲氫後,其含氫量為0.1wt°/T0.9wt%。滲氫溫度為鈦合金聲相變轉化點以下(T40°C，滲氫時間2~4小時。鈦合金工件切削工藝為車削、銑削、刨削等大面積平面餘量和迴轉餘量去除加工工藝。所述鈦合金的種類為α.合金、《 + P合金、近-合金，如當所選鈦合金為BT120時，加入0.3wt%~0.6wt%的氫，以40~60m/min的切削速度加工，可使切削區溫度降低100~150°C，切削力從380~330N降低到230~200N，刀具壽命提高3倍。[0007]本發明的優點是在鈦合金傳統切削加工工藝基礎上引入了氫處理，利用高濃度氫的暫駐改變了鈦合金的微觀結構，大幅度提高了鈦合金的切削加工性能，大幅提升鈦合金切削加工效率，利用本發明進行鈦合金的切削加工可以顯著降低切削區溫度、切削力，有效提高刀具壽命，大幅提升鈦合金切削加工效率。
【具體實施方式】
[0008]下面結合具體實施例對本發明的發明目的作進一步詳細地描述，實施例不能在此 贅述，但本發明的實施方式並不因此限定於以下實施例。
[0009]實施例1
鈦合金滲氫切削加工工藝包括如下步驟:
1)鈦合金工件預處理，包括工件表面油汙、氧化皮等的去除；
2)鈦合金工件滲氫處理，滲氫溫度為650°C，滲氫時間4小時；
3)鈦合金工件隨爐冷卻至室溫；
4)根據鈦合金零件實際要求的尺寸和精度對鈦合金工件進行切削加工；
5)鈦合金零件退火處理，在真空爐中進行，其真空度大於等於5χ1ιΤ5—/%,退火溫度為 550 0C ο
[0010]滲氫處理後鈦合金含氫量為0.lwt%。
[0011]步驟4中所述的對鈦合金工件切削加工的工藝為車削、銑削、刨削。
[0012]所述鈦合金的種類為》合金。
[0013]本實施例通過在鈦合金傳統切削加工工藝基礎上引入了氫處理，利用高濃度氫的暫駐改變鈦合金的微觀結構，來實現鈦合金切削性能的改善和切削加工效率的提高。本實施例進行鈦合金的切削加工可以顯著降低切削區溫度、切削力，有效提高刀具壽命，大幅提升鈦合金切削加工效率，如以40m/min的切削速度加工，可使切削區溫度降低100?150°C，切削力從380?330N降低到230?200N，刀具壽命提高3倍。
[0014]實施例2
鈦合金滲氫切削加工工藝包括如下步驟:
1)鈦合金工件預處理，包括工件表面油汙、氧化皮等的去除；
2)鈦合金工件滲氫處理，滲氫溫度為750°C，滲氫時間3小時；
3)鈦合金工件隨爐冷卻至室溫；
4)根據鈦合金零件實際要求的尺寸和精度對鈦合金工件進行切削加工；
5)鈦合金零件退火處理，在真空爐中進行，其真空度大於等於5xir5_/fg,退火溫度為 600。。。
[0015]本實施例是通過在鈦合金傳統切削加工工藝基礎上引入了氫處理，利用高濃度氫的暫駐改變鈦合金的微觀結構，來實現鈦合金切削性能的改善和切削加工效率的提高。所述的鈦合金滲氫後含氫量為0.5wt%0鈦合金工件切削工藝為車削、銑削、刨削等大面積平面餘量和迴轉餘量去除加工工藝。所述鈦合金的種類為《 + -合金。
[0016]本實施例進行鈦合金的切削加工可以顯著降低切削區溫度、切削力，有效提高刀具壽命，大幅提升鈦合金切削加工效率，若以50m/min的切削速度加工，可使切削區溫度降低100?150°C，切削力從380?330N降低到230?200N，刀具壽命提高4倍。
實施例3
鈦合金滲氫切削加工工藝包括如下步驟:
1)鈦合金工件預處理，包括工件表面油汙、氧化皮等的去除；
2)鈦合金工件滲氫處理，滲氫溫度為850°C，滲氫時間2小時；
3)鈦合金工件隨爐冷卻至室溫；
4)根據鈦合金零件實際要求的尺寸和精度對鈦合金工件進行切削加工；
5)鈦合金零件退火處理，在真空爐中進行，其真空度大於等於5χ10_5_/%,退火溫度為 750 0C ο
[0017]滲氫處理後鈦合金含氫量為0.9wt%。
[0018]步驟4中所述的對鈦合金工件切削加工的工藝為車削、銑削、刨削。
[0019]所述鈦合金的種類為近4合金。
[0020]本實施例是通過在鈦合金傳統切削加工工藝基礎上引入了氫處理，利用高濃度氫的暫駐改變鈦合金的微觀結構，來實現鈦合金切削性能的改善和切削加工效率的提高。若以60m/min的切削速度加工，可使切削區溫度降低50?150°C，切削力從380?340N降低到230?180N，刀具壽命提高近7倍。
[0021]本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明權利要求的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種鈦合金滲氫切削加工工藝，其特徵在於包含如下步驟: 鈦合金工件預處理，包括工件表面油汙、氧化皮等的去除； 鈦合金工件滲氫處理，滲氫溫度為65(T850°C，滲氫時間2?4小時； 鈦合金工件隨爐冷卻至室溫； 根據鈦合金零件實際要求的尺寸和精度對鈦合金工件進行切削加工； 鈦合金零件退火處理，在真空爐中進行，其真空度大於等於5x Kr5MmIig ,退火溫度為 55(T750°C。
2.根據權利要求1所述的一種鈦合金滲氫切削加工工藝，其特徵在於，滲氫處理後鈦合金含氫量為0.lwt%?0.9wt%。
3.根據權利要求1所述的一種鈦合金滲氫切削加工工藝，其特徵在於，步驟4中所述的對鈦合金工件切削加工的工藝為車削、銑削、刨削。
4.根據權利要求1至3任一項所述的一種鈦合金滲氫切削加工工藝，其特徵在於，所述鈦合金的種類為I合金、《 + P合金、近P合金。
【文檔編號】B23P15/00GK103753144SQ201410021648
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月17日 優先權日:2014年1月17日
【發明者】鄧文君, 王斌, 張嘉陽, 李慶, 梁土榮 申請人:華南理工大學