CN103707003B - 钨钛合金板的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钨钛合金板的加工方法，包括：对钨钛合金板的上下平面进行粗磨处理；对所述钨钛合金板的侧面进行线切割处理；对所述钨钛合金板的上下平面和侧面进行精磨处理。本发明实施例所提供的钨钛合金板的加工方法，考虑到钨钛合金具有质脆的特性，对钨钛合金板进行加工时，采用先粗磨上下平面，再线切割侧面，最后再精磨上下平面和侧面的分步方式进行加工，使得钨钛合金板逐步达到所需要求，从而避免了先前单一步骤的加工方式导致钨钛合金板在加工过程中容易出现掉角现象的问题。

Description

钨钛合金板的加工方法

技术领域

本发明涉及金属合金加工领域，尤其是涉及一种钨钛合金板的加工方法。

背景技术

钨钛合金具有硬度高、强度高、耐磨、韧性好、耐热性好和耐腐蚀等一系列优良性能，即使在500℃的温度下钨钛合金也能够保持高硬度和高耐磨性，在1000℃时钨钛合金仍有很高的硬度，但同时钨钛合金具有质脆的特性。

钨钛合金广泛地被应用于制作车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等，另外钨钛合金还可用来制作凿岩工具、采掘工具、钻探工具、测量量具、耐磨零件、金属磨具、汽缸衬里、精密轴承、喷嘴等。

在应用钨钛合金的过程中，免不了要对钨钛合金进行机械加工。在有些情况下，需要将钨钛合金板加工成特定尺寸并满足一定平坦度要求的板材。例如，为了将钨钛合金板作为靶材使用，需要对钨钛合金板进行机械加工，使得其能够与溅射腔相匹配，并且要求其上下表面和侧面的平坦度落在一定的范围内。

目前，业内加工钨钛合金材质的板材时，没有考虑到钨钛合金具有质脆的特性，通常采用普通材质的磨具进行磨削加工，所采用的加工步骤和参数比较随意，没有进行科学的设定，从而导致钨钛合金板在机械加工过程中，经常出现掉角(指局部材料出现裂缝后掉落，通常发生在板材的边角部分，因而称作掉角)的情况，并且加工效率低下。

发明内容

本发明为解决现有加工方法易导致钨钛合金板在机械加工过程中出现掉角的问题，公开了一种钨钛合金板的加工方法，包括：

对钨钛合金板的上下平面进行粗磨处理；

对所述钨钛合金板的侧面进行线切割处理；

对所述钨钛合金板的上下平面和侧面进行精磨处理。

可选的，所述线切割处理采用中走丝线切割。

可选的，所述粗磨处理和所述精磨处理均采用金刚石磨具磨削。

可选的，所述金刚石磨具为金刚石砂轮，所述金刚石砂轮的金刚石粒度为120目至150目。

可选的，所述粗磨处理时，所述金刚石砂轮的转速为1000r/min至2000r/min，所述金刚石砂轮的进给量为每次0.02mm至0.05mm，所述金刚石砂轮的进给速度为500mm/min至800mm/min。

可选的，所述精磨处理时，所述金刚石砂轮的转速为3500r/min至4000r/min，所述金刚石砂轮的进给量为每次0.01mm以下，所述金刚石砂轮的进给速度为300mm/min至450mm/min。

可选的，在对所述钨钛合金板的侧面进行线切割之后且在对所述钨钛合金板的侧面进行所述精磨处理之前，先对所述钨钛合金板的侧面进行半精磨处理。

可选的，所述半精磨处理时，所述金刚石砂轮的转速为1000r/min至2000r/min，所述金刚石砂轮的进给量为每次0.01mm至0.02mm，所述金刚石砂轮的进给速度为450mm/min至500mm/min。

可选的，在加工过程中采用乳化液对所述金刚石砂轮和所述钨钛合金板进行冷却。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.本发明实施例所提供的钨钛合金板的加工方法，考虑到钨钛合金具有质脆的特性，对钨钛合金板进行加工时，采用先粗磨上下平面，再线切割侧面，最后再精磨上下平面和侧面的分步方式进行加工，使得钨钛合金板逐步达到所需要求，从而避免了先前单一步骤的加工方式导致钨钛合金板在加工过程中容易出现掉角现象的问题。

2.本发明实施例所提供的钨钛合金板的加工方法，考虑到钨钛合金具有质脆的特性，采用线切割方式对钨钛合金板的侧面进行切割处理，避免了以往用铣床铣钨钛合金板侧面导致钨钛合金板容易出现掉角现象的问题。

3.本发明实施例所提供的钨钛合金板的加工方法在每一步的加工过程中，对所采用的加工工具，所选用的加工参数，作了科学的设定和选取，通过合理安排加工工艺，精确设定每一步的加工余量，有效控制钨钛合金板在机械加工过程中的掉角情况，同时大幅提高加工效率，并节约了成本。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的钨钛合金板的加工方法的流程图。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在机械加工中，人们通常都希望最短的加工时间，较长的加工装置寿命和较高的加工精度，因此，在加工前必须充分考虑被加工工件的材料和材质、硬度、形状状况及机床的性能，再选择合适的加工方法和加工工具，并使用高效率的加工条件。考虑到钨钛合金具有的各种性质，通常选择用磨削的方式对钨钛合金进行机械加工。

现有技术中，在进行钨钛合金材料靶材机械加工时，也有采用磨削处理的，但是现有技术没有对磨具的选取作科学的分析，也没有对磨具的转速、进给量和进给速度进行科学的设定，因此在加工过程中，钨钛合金材靶材容易产生掉角的现象。(其中，磨具的转速是指：转动性物体在转动速度上的一种衡量单位，是指一个物体在一分钟内的旋转圈数，一圈即是指一次的绕周转动，以数学上的角度单位来衡量即是转动了360度。磨具的进给量是指：磨具在进给运动方向上相对于被加工工件的位移量。磨具的进给速度是指：磨具上的磨消基准点沿着磨具运动轨迹相对于被加工工件移动时的速度。)

为此本发明实施例在对钨钛合金板进行加工处理时，对磨具的转速、进给量和进给速度进行了专门的设定。

请参考图1，图1为本发明实施例所提供的钨钛合金板的加工方法的流程图。从图1中可以看到，本实施所提供的钨钛合金板的加工方法包括以下三个基本步骤：

S1：对钨钛合金板的上下平面进行粗磨处理；

S2：对所述钨钛合金板的侧面进行线切割处理；

S3：对所述钨钛合金板的上下平面和侧面进行精磨处理。

对于S1和S3中的粗磨处理和精磨处理，本实施例选用金刚石磨具来进行。其中，金刚石磨具是指以金刚石磨料为原料，分别用金属粉、树脂粉、陶瓷和电镀金属作结合剂，制成各种形状的工具制品。金刚石磨具主要用于进行加工件的磨削、抛光和研磨等工艺操作。更进一步的，本实施例所选用的金刚石磨具为金刚石磨轮，即金刚石砂轮。并且，为了提高金刚石砂轮硬度，减少钨钛合金板的出现掉角现象，提高加工质量，同时减少金刚石砂轮的磨损，避免频繁的更换金刚石砂轮，提高加工效率，降低加工成本。本实施中，所述金刚石磨具的粒度可以为120至150目。

本实施例中，首先对钨钛合金板的上下平面进行粗磨处理S1。在该步骤过程中，设定金刚石砂轮的转速为1000r/min至2000r/min，金刚石砂轮的进给量为每次0.02mm至0.05mm，金刚石砂轮的进给速度为500mm/min至800mm/min。粗磨处理目的是为了快速将钨钛合金板的上下平面磨削到接近要达到的尺寸大小，因而，所设定的金刚石砂轮的进给量和进给速度均较大，这样，磨削速度就比较快。现有技术的磨削加工过程中，磨削钨钛合金板一般采用普通的砂轮进行磨削加工，这样易导致在加工过程中容易出现掉角情况。而采用本实施例采用金刚石砂轮磨削，并对加工参数进行了相应的设定，极大的降低掉角现象发生的可能性。

金刚石磨具的转速对其使用寿命有非常大的影响，提高转速时，金刚石磨具温度就因为摩擦而迅速上升，导致其寿命大大缩短。在通常情况下，转速提高20％，其使用寿命降低到原来的1/2，转速提高50％，其使用寿命降低到原来的1/5。而如果转速过低（比如小于800r/min），会使加工装置振动，使其寿命缩短，同时会使加工效率降低。为此，经发明人研究发现，在进行钨钛合金板的粗磨处理时，金刚石磨具转速为1000r/min至2000r/min时，可以在金刚石磨具的寿命和加工效率之间得到一个较好的平衡。

进给量是决定被加工件表面质量的关键因素。进给量过小，则金刚石磨具的磨削面的磨损较大，使其寿命大幅降低；进给量过大，会导致钨钛合金板出现崩裂的缺陷，因此本实施例提供的加工方法中，在对钨钛合金板进行粗磨处理时，金刚石磨具的进给量可以为每次0.02mm至0.05mm。

当钨钛合金板的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度，为此，本实施例提供的加工方法中，在对钨钛合金板进行粗磨处理时，金刚石磨具的进给速度可以为500mm/min至800mm/min。

对于S2步骤中的线切割处理，本实施例采用中走丝线切割来进行。所谓“中走丝”并非指走丝速度介于高速与低速之间，而是复合走丝线切割机床，即走丝原理是在粗加工时采用高速走丝，精加工时采用低速走丝，这样工作相对平稳、抖动小，并通过多次切割减少材料变形及走丝损耗带来的误差，使加工质量也相对提高，加工质量可介于高速走丝机与低速走丝机之间。现有技术一般都是用铣床铣钨钛合金板的侧面，这样的加工方法效率低下，而且经常出现掉角现象，不利于批量生产，成本也得不到控制。而本实施例通过中走丝线切割来切割处理钨钛合金板的各个侧面，不仅效率高，而且能够有效防止钨钛合金板的掉角现象。并且，通过线切割的方法，还可以切割曲边形(例如圆形)的钨钛合金板。本实施例中，根据所切割的垂直厚度不同，线切割的速度不同，例如当钨钛合金板的厚度为10mm时，线切割的速度可以选择在2mm/min。本实施例中，线切割之后通常保持钨钛合金板的侧面保留有约1mm左右的余量，以保证后续精磨处理时，钨钛合金板的尺寸不会小于所需值。线切割结束时，钨钛合金板侧面的粗糙度在0.3μm至0.5μm之间。

本实施例采用先对钨钛合金板进行粗磨处理再进行线切割处理的加工步骤，这样的加工步骤有利于提高线切割后钨钛合金板侧面与上下平面的垂直度。垂直度是评价直线之间、平面之间或直线与平面之间的垂直状态，在本发明中，垂直度是指钨钛合金上下平面与侧面的垂直状态。因为在线切割过程中，需要将钨钛合金板平放，所以通过先对钨钛合金板进行粗磨处理，使得钨钛合金板上下平坦度较高，在平放之后进行线切割时，就能够提高钨钛合金板侧面与上下平面的垂直度。

在进行完上述线切割处理后，本实施例进而对钨钛合金板的上下平面和侧面进行精磨处理。在精磨处理过程中，金刚石砂轮的转速为3500r/min至4000r/min，金刚石砂轮的进给量为每次0.01mm以下，金刚石砂轮的进给速度在300mm/min至450mm/min之间。在精磨过程中，金刚石砂轮的转速升高，有助于在同一时间内更多次数地对磨削面上的点进行打磨，使得磨削面的平坦度达到更高要求，同时，金刚石砂轮的进给量和金刚石砂轮的进给速度减小，以减小金刚石砂轮的磨削力，防止金刚石砂轮对钨钛合金板各面进行精磨过程中发生掉角作用。精磨处理之后，钨钛合金板的粗糙度处于0.2μm到0.4μm之间，满足将钨钛合金板作为溅射靶材的平坦度要求。

需要说明的是，本实施例中，在对所述钨钛合金板的侧面进行所述精磨处理之前，还可以先对钨钛合金板的侧面进行半精磨处理。前面已经提到，在线切割之后，钨钛合金板的侧面留有约1mm的余量，并且线切割之后，侧面的粗糙度在0.3μm到0.5μm之间，因而直接进行精磨处理的话，所需要的处理时间较长。因而可以先进行半精磨处理，以提高效率。在进行半精磨处理时，金刚石砂轮的转速为1000r/min至2000r/min，金刚石砂轮的进给量为每次0.01mm至0.02mm，金刚石砂轮的进给速度为450mm/min至500mm/min。半精磨处理过程中，金刚石砂轮的转速比精磨处理时的转速小，但是，半精磨处理过程中的金刚石砂轮的进给量和金刚石砂轮的进给速度都比精磨处理时大，因而，可以加快加工速度，提高加工效率。

为了冷却金刚石磨具和钨钛合金板，减少因摩擦升温导致的金刚石磨具和钨钛合金板形变，提高加工精度，并延长金刚石磨具的使用寿命，在上述加工过程中还可以采用乳化液对所述金刚石砂轮和所述钨钛合金板进行冷却。通过在加工过程中采用乳化液进行冷却控制，可以冷却金刚石磨具和钨钛合金板，降低金刚石磨具和钨钛合金板的温度，减小其形变，提高加工精度，并延长金刚石磨具的使用寿命，降低加工成本。

本发明实施例所提供的钨钛合金板的加工方法，考虑到钨钛合金具有质脆的特性，对钨钛合金板进行加工时，采用先粗磨上下平面，再线切割侧面，最后再精磨上下平面和侧面的分步方式进行加工，使得钨钛合金板逐步达到所需要求，从而避免了先前单一步骤的加工方式导致钨钛合金板在加工过程中容易出现掉角现象的问题。

本发明实施例所提供的钨钛合金板的加工方法在每一步的加工过程中，对所采用的加工工具，所选用的加工参数，作了科学的设定和选取，通过合理安排加工工艺，精确设定每一步的加工余量，有效控制钨钛合金板在机械加工过程中的掉角情况，同时大幅提高加工效率，并节约了成本。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种钨钛合金板的加工方法，其特征在于，包括：

对钨钛合金板的上下平面进行粗磨处理；

在所述粗磨处理后，对所述钨钛合金板的侧面进行线切割处理；

在所述线切割处理后，对所述钨钛合金板的上下平面和侧面进行精磨处理；

在对所述钨钛合金板的侧面进行线切割处理之后且在对所述钨钛合金板的侧面进行所述精磨处理之前，先对所述钨钛合金板的侧面进行半精磨处理；

将所述钨钛合金板作为溅射靶材。

2.如权利要求1所述的钨钛合金板的加工方法，其特征在于，所述线切割处理采用中走丝线切割。

3.如权利要求1所述的钨钛合金板的加工方法，其特征在于，所述粗磨处理和所述精磨处理均采用金刚石磨具磨削。

4.如权利要求3所述的钨钛合金板的加工方法，其特征在于，所述金刚石磨具为金刚石砂轮，所述金刚石砂轮的金刚石粒度为120目至150目。

5.如权利要求4所述的钨钛合金板的加工方法，其特征在于，所述粗磨处理时，所述金刚石砂轮的转速为1000r/min至2000r/min，所述金刚石砂轮的进给量为每次0.02mm至0.05mm，所述金刚石砂轮的进给速度为500mm/min至800mm/min。

6.如权利要求4所述的钨钛合金板的加工方法，其特征在于，所述精磨处理时，所述金刚石砂轮的转速为3500r/min至4000r/min，所述金刚石砂轮的进给量为每次0.01mm以下，所述金刚石砂轮的进给速度为300mm/min至450mm/min。

7.如权利要求4所述的钨钛合金板的加工方法，其特征在于，所述半精磨处理时，所述金刚石砂轮的转速为1000r/min至2000r/min，所述金刚石砂轮的进给量为每次0.01mm至0.02mm，所述金刚石砂轮的进给速度为450mm/min至500mm/min。

8.如权利要求4所述的钨钛合金板的加工方法，其特征在于，在加工过程中采用乳化液对所述金刚石砂轮和所述钨钛合金板进行冷却。