CN104195366A - 一种高端智能手机钛合金螺母的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高端智能手机钛合金螺母的加工方法，属于螺母加工技术领域。它包括以下步骤：真空熔炼、锻造、车削、轧制、拉伸归圆、机械表面处理、拉伸、退火、拉削、矫直、磨光、拉花、车削、攻丝。本发明严格控制间隙元素C、O、N和杂质元素Fe的含量，显著提高了螺母的韧性，按此方法生产出来的螺母具有较好的塑性、韧性、良好的焊接性能及低温使用性能，其采用机械式加工与手工加工配合生产，保证了产品的质量和提高了产品的生产效率，其具有生产合格率高、生产效率高等有点，解决了加工生产困难等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种高端智能手机钛合金螺母的加工方法，属于螺母加工技术领域。
背景技术
手机螺母按照材质分类分为手机铜螺母和手机不锈钢螺母两种，手机铜螺母一般使用C3604黄铜、HPB59系列黄铜，手机不锈钢螺母一般使用SUS303或SUS304不锈钢材料。TC4ELI钛合金材料密度小、强度高、具有优良的耐蚀性、韧性和焊接性等一系列优点，在航空航天、石油化工、造船、汽车，医药、电子等部门得到广泛的应用。
而钛合金手机螺母则是近年刚刚研发出来的，它具有抗腐蚀、无磁性、强度高等优点；已被iPhone5、iPhone5S手机采用，其使用效果非常好，目前iPhone6手机以及其它高端智能手机都在采用钛合金螺母。但是，其存在生产合格率低、加工生产困难等问题。
发明内容
为了克服以上技术问题，本发明的目的在于提供一种高端智能手机钛合金螺母的加工方法，解决了高端智能手机钛合金螺母的生产合格率低、加工生产困难等问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高端智能手机钛合金螺母的加工方法，包括以下步骤：
1)真空熔炼：将TC4ELI钛合金通过布料、压电极、熔炼过程控制，在真空自耗电弧炉内进行3次熔炼，熔炼好的锭经车床将其表面的浅裂纹、夹灰、皱皮车光，较深的裂纹采用人工修磨清理干净；
其中，TC4ELI钛合金的成分含量按质量分数计为：铁(Fe)≤0.30％,碳(C)≤0.10％,氮(N)≤0.05％,氢(H)≤0.015％,氧(O)≤0.20％,铝(Al)≤5.5～6.8％,钒(V)≤3.5～4.5％，其余为钛(Ti)；
2)锻造：将3次真空熔炼后的TC4ELI钛合金锭在1100±10℃开坯锻造切掉帽口和锭尾，在900±50℃锻造成Φ50mm～Φ60mm的圆棒；
3)车削：用车床将锻造后的圆棒表面存在的缺陷扒掉，并对圆棒表面进行人工修磨，将表面的裂纹、夹灰、皱皮清除干净；
4)轧制：将修磨好的Φ50mm～Φ60mm的圆棒在加热炉中加热至890±25℃轧制成Φ10.0mm盘圆，其中，轧制速度为600r/min，道次加工率为20～40％；
5)拉伸、归圆：拉伸归圆采用热加工工艺，用连续管式退火炉与拉丝机配套使用，拉伸温度760±20℃～780±20℃，拉伸速度8～15m/min，采用4次拉伸归圆，Φ10mm→Φ9.7mm→Φ9.4mm→Φ9.1mm→Φ8.7mm，每道次加工率6～20％；
6)机械表面处理：采用扒皮机进行两次表面机械扒皮处理掉盘圆表面大部分的缺陷，因机械扒皮已去掉盘圆表面大部分的缺陷，但还残存有少部分细小用肉眼很难发现的缺陷，经酸洗后这些缺陷就非常清晰很容易被发现，再用人工将缺陷磨掉，以便于保证产品的质量和提高生产效率；
7)拉伸、退火：拉伸采用热加工单模拉丝机反复拉伸；拉伸温度750℃±20℃，拉伸速度8～18m/min，每道次加工率8～18％，总加工率达到50％进行一次普通退火，直至到要求规格后进行调质退火；普通退火温度为760±20℃，恒温保温1小时，停电炉内保温30分钟，空冷，调质退火温度790±10℃，恒温保温30分钟，停电炉内保温100分钟，使它的机械性能为：抗拉强度(Rm/MPa)：≥895；断后伸长率(A/％)：≥11，维氏硬度(HV)：280～310；
8)拉削：采用内外锥角圆刃模拉削，去掉丝材表面的氧化层、润滑剂及轻微的划伤，最后得到符合要求的2.23mm钛合金盘丝，拉削的加热温度控制在700±20℃，拉削速度为20～40m/min；
9)矫直：将2.23mm的TC4ELI钛合金盘丝通过矫直机，矫直成2m的直丝；
10)磨光：对矫直后的TC4ELI钛合金直丝用无心磨床进行表面磨光及直径效定，精度为±0.02mm，表面光洁度为Ra0.8～Ra0.1；
11)拉花：用拉伸机对经过磨光处理后的直径为2.23mm的圆棒表面进行拉伸制花，将其做成具有21条齿条，外径为2.15±0.04mm，齿深为的钛合金棒；
12)车削：将检验合格的拉花后的TC4ELI钛合金棒用自动车床车出螺母的外形；
13)攻丝：将车削好的螺母放到自动螺丝机中进行攻丝加工，最后经检验得到合格的智能手机主板芯片用钛合金紧固件螺母。
步骤1)中所述的TC4ELI钛合金的成分含量按质量分数计为：0.15≤铁(Fe)≤0.25％,碳(C)≤0.10％,氮(N)≤0.003％,氢(H)≤0.005％％,氧(O)≤0.02％％,铝(Al)≤5.5～6.8％,钒(V)≤3.5～4.5％，其余为钛(Ti)。
步骤1)中所述的TC4ELI钛合金中铁(Fe)的质量分数为：0.10％≤铁(Fe)≤0.20％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明严格控制间隙元素C、O、N和杂质元素Fe的含量，显著提高了螺母的韧性，按此方法生产出来的螺母具有较好的塑性、韧性、良好的焊接性能及低温使用性能。
2、本发明采用机械式加工与手工加工配合生产，保证了产品的质量和提高了产品的生产效率，其具有生产合格率高、生产效率高等有点，解决了加工生产困难等问题。
附图说明
图1是本发明经过步骤10磨光得到的钛合金直丝结构示意图；
图2是本发明经过步骤11拉花得到的钛合金齿条结构示意图；
图3是本发明经过步骤12车削后得到的螺母结构示意图；
图4是本发明经过步骤13攻丝得到的钛合金螺母结构示意图；
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明，但要求保护的范围并不局限于本实施例所述内容。
实施例1、本发明为一种高端智能手机钛合金螺母的加工方法，包括以下步骤：
1)真空熔炼：将TC4ELI钛合金通过布料、压电极、熔炼过程控制，在真空自耗电弧炉内进行3次熔炼，熔炼好的锭经车床将其表面的浅裂纹、夹灰、皱皮车光，较深的裂纹采用人工修磨清理干净，确保在下一工序中这些缺陷不被裹入料中或加大缺陷的面积而降低成材率；
其中，TC4ELI钛合金的成分含量按质量分数计为：铁(Fe)≤0.30％,碳(C)≤0.10％,氮(N)≤0.05％,氢(H)≤0.015％,氧(O)≤0.20％,铝(Al)≤5.5～6.8％,钒(V)≤3.5～4.5％，其余为钛(Ti)；
2)锻造：将3次真空熔炼后的TC4ELI钛合金锭在1100±10℃开坯锻造切掉帽口和锭尾，在900±50℃锻造成Φ50mm～Φ60mm的圆棒；
3)车削：用车床将锻造后的圆棒表面存在的缺陷扒掉，并对圆棒表面进行人工修磨，将表面的裂纹、夹灰、皱皮清除干净，确保在轧制过程中这些缺陷不被裹入料中或加大缺陷的面积，才可以进入下一工序；
4)轧制：将修磨好的Φ50mm～Φ60mm的圆棒在加热炉中加热至890±25℃轧制成Φ10.0mm盘圆，其中，轧制速度为600r/min，道次加工率为20～40％；
5)拉伸、归圆：拉伸归圆采用热加工工艺，用连续管式退火炉与拉丝机配套使用，拉伸温度760±20℃～780±20℃，拉伸速度8～15m/min，采用4次拉伸归圆，Φ10mm→Φ9.7mm→Φ9.4mm→Φ9.1mm→Φ8.7mm，每道次加工率6～20％；
6)机械表面处理:采用扒皮机进行两次表面机械扒皮处理掉盘圆表面大部分的缺陷，因机械扒皮已去掉盘圆表面大部分的缺陷，但还残存有少部分细小用肉眼很难发现的缺陷，经酸洗后这些缺陷就非常清晰很容易被发现，再用人工将缺陷磨掉，以便于保证产品的质量和提高生产效率；
7)拉伸、退火：拉伸采用热加工单模拉丝机反复拉伸；拉伸温度750℃±20℃，拉伸速度8～18m/min，每道次加工率8～18％，总加工率达到50％进行一次普通退火，直至到要求规格后进行调质退火；普通退火温度为760±20℃，恒温保温1小时，停电炉内保温30分钟，空冷，调质退火温度790±10℃，恒温保温30分钟，停电炉内保温100分钟，使它的机械性能为：抗拉强度(Rm/MPa)：≥895；断后伸长率(A/％)：≥11，维氏硬度(HV)：280～310；
8)拉削：采用内外锥角圆刃模拉削，去掉丝材表面的氧化层、润滑剂及轻微的划伤，最后得到符合要求的2.23mm钛合金盘丝，为了避免材料表面的二次氧化，拉削的加热温度控制在700±20℃，拉削速度为20～40m/min；
9)矫直：将2.23mm的TC4ELI钛合金盘丝通过矫直机，矫直成2m的直丝；
10)磨光：对矫直后的TC4ELI钛合金直丝用无心磨床进行表面磨光及直径效定，得到如图1所示的精度为±0.02mm，表面光洁度为Ra0.8～Ra0.1的钛合金直丝；
11)拉花：用拉伸机对经过磨光处理后的直径为2.23mm的圆棒表面进行拉伸制花，将其做成具有21条齿条，外径为2.15±0.04mm，齿深为的钛合金棒；
12)车削：将检验合格的拉花后的TC4ELI钛合金棒用自动车床车出螺母的外形；
13)攻丝：将车削好的螺母放到自动螺丝机中进行攻丝加工，最后经检验得到合格的智能手机主板芯片用钛合金紧固件螺母。
实施例2、本发明为一种高端智能手机钛合金螺母的加工方法，包括以下步骤：
1)真空熔炼：将TC4ELI钛合金通过布料、压电极、熔炼过程控制，在真空自耗电弧炉内进行3次熔炼，熔炼好的锭经车床将其表面的浅裂纹、夹灰、皱皮车光，较深的裂纹采用人工修磨清理干净，确保在下一工序中这些缺陷不被裹入料中或加大缺陷的面积而降低成材率；
为了保证合金成分均匀性，应精确控制各杂质元素特别是O、N、H和Fe等的含量，其中，TC4ELI钛合金的成分含量按质量分数计为：0.15≤铁(Fe)≤0.25％,碳(C)≤0.10％,氮(N)≤0.003％,氢(H)≤0.005％,氧(O)≤0.02％,铝(Al)≤5.5～6.8％,钒(V)≤3.5～4.5％，其余为钛(Ti)；
2)锻造：将3次真空熔炼后的TC4ELI钛合金锭在1100±10℃开坯锻造切掉帽口和锭尾，在900±50℃锻造成Φ55mm的圆棒；
3)车削：用车床将锻造后的圆棒表面存在的缺陷扒掉，并对圆棒表面进行人工修磨，将表面的裂纹、夹灰、皱皮清除干净，确保在轧制过程中这些缺陷不被裹入料中或加大缺陷的面积，才可以进入下一工序；
4)轧制：将修磨好的Φ55mm的圆棒在加热炉中加热至890±25℃轧制成Φ10.0mm盘圆，其中，轧制速度为600r/min，道次加工率为25～35％；
5)拉伸、归圆：拉伸归圆采用热加工工艺，用连续管式退火炉与拉丝机配套使用，拉伸温度770±20℃，拉伸速度10～15m/min，采用4次拉伸归圆，Φ10mm→Φ9.7mm→Φ9.4mm→Φ9.1mm→Φ8.7mm，每道次加工率8～20％；
6)机械表面处理:采用扒皮机进行两次表面机械扒皮处理掉盘圆表面大部分的缺陷，因机械扒皮已去掉盘圆表面大部分的缺陷，但还残存有少部分细小用肉眼很难发现的缺陷，经酸洗后这些缺陷就非常清晰很容易被发现，再用人工将缺陷磨掉，以便于保证产品的质量和提高生产效率；
7)拉伸、退火：拉伸采用热加工单模拉丝机反复拉伸；拉伸温度750℃±20℃，拉伸速度8～18m/min，每道次加工率8～18％，总加工率达到50％进行一次普通退火，直至到要求规格后进行调质退火；普通退火温度为760±20℃，恒温保温1小时，停电炉内保温30分钟，空冷，调质退火温度790±10℃，恒温保温30分钟，停电炉内保温100分钟，使它的机械性能为：抗拉强度(Rm/MPa)：≥895；断后伸长率(A/％)：≥11，维氏硬度(HV)：280～310；
8)拉削：采用内外锥角圆刃模拉削，去掉丝材表面的氧化层、润滑剂及轻微的划伤，最后得到符合要求的2.23mm钛合金盘丝，为了避免材料表面的二次氧化，拉削的加热温度控制在700±20℃，拉削速度为25～35m/min；
9)矫直：将2.23mm的TC4ELI钛合金盘丝通过矫直机，矫直成2m的直丝；
10)磨光：对矫直后的TC4ELI钛合金直丝用无心磨床进行表面磨光及直径效定，精度为±0.02mm，表面光洁度为Ra0.8～Ra0.1；
11)拉花：用拉伸机对经过磨光处理后的直径为2.23mm的圆棒表面进行拉伸制花，将其做成具有21条齿条，外径为2.15±0.04mm，齿深为的钛合金棒；
12)车削：将检验合格的拉花后的TC4ELI钛合金棒用自动车床车出螺母的外形；
13)攻丝：将车削好的螺母放到自动螺丝机中进行攻丝加工，最后经检验得到合格的智能手机主板芯片用钛合金紧固件螺母。
实施例3、本发明为一种高端智能手机钛合金螺母的加工方法，包括以下步骤：
1)真空熔炼：将TC4ELI钛合金通过布料、压电极、熔炼过程控制，在真空自耗电弧炉内进行3次熔炼，熔炼好的锭经车床将其表面的浅裂纹、夹灰、皱皮车光，较深的裂纹采用人工修磨清理干净，确保在下一工序中这些缺陷不被裹入料中或加大缺陷的面积而降低成材率；
为了便于螺母加工工序顺利进行，应精确控制各杂质元素特别是Fe的含量，其中，TC4ELI钛合金的成分含量按质量分数计为：0.10％≤铁(Fe)≤0.20％,碳(C)≤0.10％,氮(N)≤0.003％,氢(H)≤0.005％,氧(O)≤0.02％,铝(Al)≤5.5～6.8％,钒(V)≤3.5～4.5％，其余为钛(Ti)；
2)锻造：将3次真空熔炼后的TC4ELI钛合金锭在1100±5℃开坯锻造切掉帽口和锭尾，在900±20℃锻造成Φ55mm的圆棒；
3)车削：用车床将锻造后的圆棒表面存在的缺陷扒掉，并对圆棒表面进行人工修磨，将表面的裂纹、夹灰、皱皮清除干净，确保在轧制过程中这些缺陷不被裹入料中或加大缺陷的面积，才可以进入下一工序；
4)轧制：将修磨好的Φ55mm的圆棒在加热炉中加热至890±15℃轧制成Φ10.0mm盘圆，其中，轧制速度为600r/min，道次加工率为30％；
5)拉伸、归圆：拉伸归圆采用热加工工艺，用连续管式退火炉与拉丝机配套使用，拉伸温度770±10℃，拉伸速度13m/min，采用4次拉伸归圆，Φ10mm→Φ9.7mm→Φ9.4mm→Φ9.1mm→Φ8.7mm，每道次加工率10～15％；
6)机械表面处理:采用扒皮机进行两次表面机械扒皮处理掉盘圆表面大部分的缺陷，因机械扒皮已去掉盘圆表面大部分的缺陷，但还残存有少部分细小用肉眼很难发现的缺陷，经酸洗后这些缺陷就非常清晰很容易被发现，再用人工将缺陷磨掉，以便于保证产品的质量和提高生产效率；
7)拉伸、退火：拉伸采用热加工单模拉丝机反复拉伸；拉伸温度750℃±10℃，拉伸速度8～18m/min，每道次加工率8～18％，总加工率达到50％进行一次普通退火，直至到要求规格后进行调质退火；普通退火温度为760±10℃，恒温保温1小时，停电炉内保温30分钟，空冷，调质退火温度790±5℃，恒温保温30分钟，停电炉内保温100分钟，使它的机械性能为：抗拉强度(Rm/MPa)：≥895；断后伸长率(A/％)：≥11，维氏硬度(HV)：280～310；
8)拉削：采用内外锥角圆刃模拉削，去掉丝材表面的氧化层、润滑剂及轻微的划伤，最后得到符合要求的2.23mm钛合金盘丝，为了避免材料表面的二次氧化，拉削的加热温度控制在700±10℃，拉削速度为30m/min；
9)矫直：将2.23mm的TC4ELI钛合金盘丝通过矫直机，矫直成2m的直丝；
10)磨光：对矫直后的TC4ELI钛合金直丝用无心磨床进行表面磨光及直径效定，精度为±0.02mm，表面光洁度为Ra0.8～Ra0.1；
11)拉花：用拉伸机对经过磨光处理后的直径为2.23mm的圆棒表面进行拉伸制花，将其做成具有21条齿条，外径为2.15±0.04mm，齿深为的钛合金棒；
12)车削：将检验合格的拉花后的TC4ELI钛合金棒用自动车床车出螺母的外形；
13)攻丝：将车削好的螺母放到自动螺丝机中进行攻丝加工，最后经检验得到合格的智能手机主板芯片用钛合金紧固件螺母。
Claims (3)
1.一种高端智能手机钛合金螺母的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)真空熔炼：将TC4ELI钛合金通过布料、压电极、熔炼过程控制，在真空自耗电弧炉内进行3次熔炼，熔炼好的锭经车床将其表面的浅裂纹、夹灰、皱皮车光，较深的裂纹采用人工修磨清理干净；
其中，TC4ELI钛合金的成分含量按质量分数计为：铁(Fe)≤0.30％,碳(C)≤0.10％,氮(N)≤0.05％,氢(H)≤0.015％,氧(O)≤0.20％,铝(Al)≤5.5～6.8％,钒(V)≤3.5～4.5％，其余为钛(Ti)；
2)锻造：将3次真空熔炼后的TC4ELI钛合金锭在1100±10℃开坯锻造切掉帽口和锭尾，在900±50℃锻造成Φ50mm～Φ60mm的圆棒；
3)车削：用车床将锻造后的圆棒表面存在的缺陷扒掉，并对圆棒表面进行人工修磨，将表面的裂纹、夹灰、皱皮清除干净；
4)轧制：将修磨好的Φ50mm～Φ60mm的圆棒在加热炉中加热至890±25℃轧制成Φ10.0mm盘圆，其中，轧制速度为600r/min，道次加工率为20～40％；
5)拉伸归圆：拉伸归圆采用热加工工艺，用连续管式退火炉与拉丝机配套使用，拉伸温度760±20℃～780±20℃，拉伸速度8～15m/min，采用4次拉伸归圆，Φ10mm→Φ9.7mm→Φ9.4mm→Φ9.1mm→Φ8.7mm，每道次加工率6～20％；
6)机械表面处理:采用扒皮机进行两次表面机械扒皮处理掉盘圆表面大部分的缺陷，将机械扒皮残存的少部分细小用肉眼很难发现的缺陷，经酸洗后用人工磨掉；
7)拉伸、退火：拉伸采用热加工单模拉丝机反复拉伸；拉伸温度750℃±20℃，拉伸速度8～18m/min，每道次加工率8～18％，总加工率达到50％进行一次普通退火，直至到要求规格后进行调质退火；普通退火温度为760±20℃，恒温保温1小时，停电炉内保温30分钟，空冷，调质退火温度790±10℃，恒温保温30分钟，停电炉内保温100分钟，使它的机械性能为：抗拉强度(Rm/MPa)：≥895；断后伸长率(A/％)：≥11，维氏硬度(HV)：280～310；
8)拉削：采用内外锥角圆刃模拉削，去掉丝材表面的氧化层、润滑剂及轻微的划伤，最后得到符合要求的2.23mm钛合金盘丝，拉削的加热温度控制在700±20℃，拉削速度为20～40m/min；
9)矫直：将2.23mm的TC4ELI钛合金盘丝通过矫直机，矫直成2m的直丝；
10)磨光：对矫直后的TC4ELI钛合金直丝用无心磨床进行表面磨光及直径效定，精度为±0.02mm，表面光洁度为Ra0.8～Ra0.1；
11)拉花：用拉伸机对经过磨光处理后的直径为2.23mm的圆棒表面进行拉伸制花，将其做成具有21条齿条，外径为2.15±0.04mm，齿深为的钛合金棒；
12)车削：将检验合格的拉花后的TC4ELI钛合金棒用自动车床车出螺母的外形；
13)攻丝：将车削好的螺母放到自动螺丝机中进行攻丝加工，最后经检验得到合格的智能手机主板芯片用钛合金紧固件螺母。
2.如权利要求1所述的高端智能手机钛合金螺母的加工方法，其特征在于，步骤1)中所述的TC4ELI钛合金的成分含量按质量分数计为：0.15≤铁(Fe)≤0.25％,碳(C)≤0.10％,氮(N)≤0.003％,氢(H)≤0.005％％,氧(O)≤0.02％％,铝(Al)≤5.5～6.8％,钒(V)≤3.5～4.5％，其余为钛(Ti)。
3.如权利要求1所述的高端智能手机钛合金螺母的加工方法，其特征在于，步骤1)中所述的TC4ELI钛合金中铁(Fe)的质量分数为：0.10％≤铁(Fe)≤0.20％。
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Also Published As
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|---|---|
| CN104195366B (zh) | 2016-08-24 |
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