CN103753144A - 一种钛合金渗氢切削加工工艺 - Google Patents

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CN103753144A CN201410021648.7A CN201410021648A CN103753144A CN 103753144 A CN103753144 A CN 103753144A CN 201410021648 A CN201410021648 A CN 201410021648A CN 103753144 A CN103753144 A CN 103753144A
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邓文君
王斌
张嘉阳
李庆
梁土荣
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass

Abstract

本发明公开了一种钛合金渗氢切削加工工艺，该工艺包括以下步骤：1）钛合金工件预处理，包括工件表面油污、氧化皮等的去除；2）钛合金工件渗氢处理，渗氢温度为650~850℃，渗氢时间2~4小时；3）钛合金工件随炉冷却至室温；4）根据钛合金零件实际要求的尺寸和精度对钛合金工件进行切削加工；5）钛合金零件退火处理，在真空炉中进行，退火温度为550~750℃。依据本发明可以显著改善钛合金切削加工性能，降低切削区温度50~150℃，降低切削力66%~78%，提高刀具寿命3倍以上，显著提升钛合金切削加工效率。

Description

一种钛合金渗氢切削加工工艺
技术领域
发明涉及金属切削领域，尤其涉及一种钛合金渗氢切削加工工艺。
背景技术
钛合金材料具有许多优良的特性，例如强度高、耐热性和耐蚀性好等，因而被广泛应用于航空航天等特殊领域。钛合金的切削加工是钛合金制件加工中一种重要的加工手段，但由于钛合金导热系数小、材料化学活性大、弹性模量小等特性，导致钛合金切削加工中一直存在切削效率较低、刀具寿命较短、加工成本较高等问题。目前国内外对钛合金切削加工方面的研究还主要集中在合理选择刀具以及改善外部切削条件方面，而对通过改变材料的化学成分或改变材料的显微组织和力学性能来改善材料本身的切削加工性的研究还比较少。
本发明利用氢在钛合金中的溶解及其反应具有完全可逆性，通过对钛合金进行渗氢处理，利用高浓度氢的暂驻改变钛合金的微观结构，使钛合金材料本身的切削加工性能得到提高，实现钛合金切削加工效率的显著提高。切削加工完毕，再利用氢在钛合金中的溶解及其反应具有完全可逆性，通过真空退火的方法将氢从钛合金中去除，使零件在服役之前的氢含量恢复到安全水平，确保在服役时不发生氢脆。依据本发明可以显著改善钛合金切削加工性能，降低切削区温度50~100℃，降低切削力66%~78%，提高刀具寿命3~10倍，大幅提升钛合金加工效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够显著降低切削力、切削区温度、提高刀具寿命的钛合金渗氢切削加工工艺，以解决上述中现有钛合金切削加工方法中存在的问题与缺陷。
该钛合金渗氢切削加工工艺包括如下步骤：
1）钛合金工件预处理，包括工件表面油污、氧化皮等的去除；
2）钛合金工件渗氢处理，渗氢温度为650~850℃，渗氢时间2~4小时；
3）钛合金工件随炉冷却至室温；
4）根据钛合金零件实际要求的尺寸和精度对钛合金工件进行切削加工；
5）钛合金零件退火处理，在真空炉中进行，其真空度大于等于                                                
Figure 2014100216487100002DEST_PATH_IMAGE001
，退火温度为550~750℃。
所述的钛合金渗氢后，其含氢量为0.1wt%~0.9wt%。渗氢温度为钛合金
Figure 641079DEST_PATH_IMAGE002
相变转化点以下0~40℃，渗氢时间2~4小时。钛合金工件切削工艺为车削、铣削、刨削等大面积平面余量和回转余量去除加工工艺。所述钛合金的种类为
Figure 2014100216487100002DEST_PATH_IMAGE003
合金、
Figure 496909DEST_PATH_IMAGE004
合金、近
Figure 2014100216487100002DEST_PATH_IMAGE005
合金，如当所选钛合金为BT120时，加入0.3wt%～0.6wt%的氢，以40～60m/min的切削速度加工，可使切削区温度降低100～150℃，切削力从380～330N降低到230～200N，刀具寿命提高3倍。
本发明的优点是在钛合金传统切削加工工艺基础上引入了氢处理，利用高浓度氢的暂驻改变了钛合金的微观结构，大幅度提高了钛合金的切削加工性能，大幅提升钛合金切削加工效率，利用本发明进行钛合金的切削加工可以显著降低切削区温度、切削力，有效提高刀具寿命，大幅提升钛合金切削加工效率。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的发明目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。
实施例1
钛合金渗氢切削加工工艺包括如下步骤：
1）钛合金工件预处理，包括工件表面油污、氧化皮等的去除；
2）钛合金工件渗氢处理，渗氢温度为650℃，渗氢时间4小时；
3）钛合金工件随炉冷却至室温；
4）根据钛合金零件实际要求的尺寸和精度对钛合金工件进行切削加工；
5）钛合金零件退火处理，在真空炉中进行，其真空度大于等于
Figure 427956DEST_PATH_IMAGE001
，退火温度为550℃。
渗氢处理后钛合金含氢量为0.1wt%。
步骤4中所述的对钛合金工件切削加工的工艺为车削、铣削、刨削。
所述钛合金的种类为
Figure 861912DEST_PATH_IMAGE003
合金。
本实施例通过在钛合金传统切削加工工艺基础上引入了氢处理，利用高浓度氢的暂驻改变钛合金的微观结构，来实现钛合金切削性能的改善和切削加工效率的提高。本实施例进行钛合金的切削加工可以显著降低切削区温度、切削力，有效提高刀具寿命，大幅提升钛合金切削加工效率，如以40m/min的切削速度加工，可使切削区温度降低100～150℃，切削力从380～330N降低到230～200N，刀具寿命提高3倍。
实施例2
钛合金渗氢切削加工工艺包括如下步骤：
1）钛合金工件预处理，包括工件表面油污、氧化皮等的去除；
2）钛合金工件渗氢处理，渗氢温度为750℃，渗氢时间3小时；
3）钛合金工件随炉冷却至室温；
4）根据钛合金零件实际要求的尺寸和精度对钛合金工件进行切削加工；
5）钛合金零件退火处理，在真空炉中进行，其真空度大于等于
Figure 536607DEST_PATH_IMAGE001
，退火温度为600℃。
本实施例是通过在钛合金传统切削加工工艺基础上引入了氢处理，利用高浓度氢的暂驻改变钛合金的微观结构，来实现钛合金切削性能的改善和切削加工效率的提高。所述的钛合金渗氢后含氢量为0.5wt%。钛合金工件切削工艺为车削、铣削、刨削等大面积平面余量和回转余量去除加工工艺。所述钛合金的种类为
Figure 246942DEST_PATH_IMAGE004
合金。
本实施例进行钛合金的切削加工可以显著降低切削区温度、切削力，有效提高刀具寿命，大幅提升钛合金切削加工效率，若以50m/min的切削速度加工，可使切削区温度降低100～150℃，切削力从380～330N降低到230～200N，刀具寿命提高4倍。 
实施例3
钛合金渗氢切削加工工艺包括如下步骤：
1）钛合金工件预处理，包括工件表面油污、氧化皮等的去除；
2）钛合金工件渗氢处理，渗氢温度为850℃，渗氢时间2小时；
3）钛合金工件随炉冷却至室温；
4）根据钛合金零件实际要求的尺寸和精度对钛合金工件进行切削加工；
5）钛合金零件退火处理，在真空炉中进行，其真空度大于等于
Figure 614470DEST_PATH_IMAGE001
，退火温度为750℃。
渗氢处理后钛合金含氢量为0.9wt%。
步骤4中所述的对钛合金工件切削加工的工艺为车削、铣削、刨削。
所述钛合金的种类为近
Figure 856095DEST_PATH_IMAGE005
合金。
本实施例是通过在钛合金传统切削加工工艺基础上引入了氢处理，利用高浓度氢的暂驻改变钛合金的微观结构，来实现钛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，可使切削区温度降低50～150℃，切削力从380～340N降低到230～180N，刀具寿命提高近7倍。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种钛合金渗氢切削加工工艺，其特征在于包含如下步骤：
钛合金工件预处理，包括工件表面油污、氧化皮等的去除；
钛合金工件渗氢处理，渗氢温度为650~850℃，渗氢时间2~4小时；
钛合金工件随炉冷却至室温；
根据钛合金零件实际要求的尺寸和精度对钛合金工件进行切削加工；
钛合金零件退火处理，在真空炉中进行，其真空度大于等于                                               ，退火温度为550~750℃。
2.根据权利要求1所述的一种钛合金渗氢切削加工工艺，其特征在于，渗氢处理后钛合金含氢量为0.1wt%~0.9wt%。
3.根据权利要求1所述的一种钛合金渗氢切削加工工艺，其特征在于，步骤4中所述的对钛合金工件切削加工的工艺为车削、铣削、刨削。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种钛合金渗氢切削加工工艺，其特征在于，所述钛合金的种类为合金、
Figure 2014100216487100001DEST_PATH_IMAGE006
合金、近
Figure 2014100216487100001DEST_PATH_IMAGE008
合金。
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