CN105033574A

CN105033574A - 一种小直径通孔的精密加工方法

Info

Publication number: CN105033574A
Application number: CN201510336474.8A
Authority: CN
Inventors: 李海涛; 周福宽; 谢书凯; 王久东; 聂学峰; 刘大鹏
Original assignee: China Aerospace Engineering Consultation Center
Current assignee: China Academy of Aerospace Systems Science and Engineering
Priority date: 2015-06-17
Filing date: 2015-06-17
Publication date: 2015-11-11

Abstract

本发明提供了一种小直径通孔的精密加工方法，该方法首先在金属零件的接触面上预加工工艺槽，然后进行表面清洗，将金属零件进行相对固定后进行扩散焊，最后将工艺槽作为穿丝孔，对该工艺槽进行线切割得到设定尺寸的通孔，该加工方法将扩散焊和线切割工艺结合，加工工艺简单、易实现，满足小直径通孔的加工需求，最小加工孔径可达到0.2mm，长径比最大可达到500，垂直度可小于0.01mm，加工精度高、一致性好、成品率高、适用性强。

Description

一种小直径通孔的精密加工方法

技术领域

本发明涉及金属材料机械加工技术领域，特别涉及一种小直径通孔的精密加工方法，用于金属零件加工小直径、大长径比的通道。

背景技术

随着国防科技及高精密器件的快速发展，机加工尺寸也朝着小型化、高精密方向发展，其中小直径(直径D≤1mm)、大长径比(H/D≥100)、精度要求较高细长孔的加工需求日益增多，如真空电子器件朝着高频段、小型化方向发展，部分无氧铜电子通道直径要求小于0.5mm、长度大于50mm，垂直度＜0.05mm，表面粗糙度Ra≤0.5μm。现有枪钻、电火花钻孔等精密小孔加工方法均难以满足工艺要求，严重制约了产品和相关技术的发展。虽然线切割加工方法可以满足工艺要求，但需要预置穿丝孔，目前无法获得满足要求的较长小直径(≤0.3mm)穿丝孔。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种小直径通孔的精密加工方法，该方法首先在金属零件的接触面上预加工工艺槽，然后进行表面清洗，再在金属零件之间进行扩散焊，最后将工艺槽作为穿丝孔，对该工艺槽进行线切割得到设定的尺寸的通孔，该加工方法得到的通孔直径小、长径比大、垂直度好，工艺方法简单、成品率高、实用性强。

本发明的上述目的通过以下方案实现：

一种小直径通孔的精密加工方法，用于在多个金属零件接触面上加工得到通孔，所述通孔的孔径设定为D，孔深设定为H，具体加工步骤如下：

(1)、在金属零件接触表面上待加工通孔的位置上，预加工得到工艺槽；

(2)、对各金属零件的表面进行清洁和平整处理，去除表面杂质并使得接触面平整；

(3)、将各金属零件按照设定的相对安装位置进行固定，使得各零件的接触面紧密接触，然后进行扩散焊；

(4)、经过步骤(3)扩散焊处理后，将步骤(1)加工得到的工艺槽作为穿丝孔，进行线切割加工，得到孔径为D、深度为H的通孔。

上述的小直径通孔的精密加工方法，在步骤(3)中，在真空环境或保护气氛下进行扩散焊。

上述的小直径通孔的精密加工方法，在步骤(3)中，进行扩散焊时的扩散压力设定为1～8MPa，扩散温度设定为800℃～1050℃，保温时间设定为60分钟～600分钟，并且在扩散焊的降温过程中扩散压力保持不变。

上述的小直径通孔的精密加工方法，在步骤(2)中，对接触面进行平整处理时，各金属零件接触面的粗糙度Ra≤0.4μm。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明在各零件扩散焊之前，先在接触面上预加工工艺槽，然后在各零件固定连接后再将该工艺槽作为穿丝孔，对工艺槽进行线切割得到通孔，该加工工艺简单、易实现，可以满足小直径通孔的加工需求，最小加工孔径可以达到0.2mm，长径比最大可以达到500，垂直度可以小于0.01mm，加工精度高、一致性好、成品率高、适用性强。

附图说明

图1为本发明的小直径通孔的精密加工方法的处理流程图；

图2为本发明的小直径通孔精密加工方法将两个金属零件进行组装后的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：

本发明提供的小直径通孔的精密加工方法采用扩散焊和线切割相结合的方式，实现了细长孔的高精度加工。

本发明的小直径通孔的精密加工方法，用于在多个金属零件接触面上加工得到小直径通孔，该通孔的孔径D最小可达到0.2mm，该孔的长径比H/D最大可达到500，其中，H为该通孔的深度。由图1所示的方法处理流程图，具体加工步骤如下：

(1)、在金属零件接触表面上待加工通孔的位置上，预加工得到工艺槽，该工艺槽可以为矩形槽、圆形槽等，槽的长度L≥H；该工艺槽的尺寸设置时需要考虑后续步骤中扩散焊的影响，尽量确保经过扩散焊后满足如下条件：该工艺槽为矩形槽，则槽的深度和宽度均小于或等于如果该工艺槽为圆形槽，则槽的孔径小于D；

(2)、对各金属零件的表面进行清洁和平整处理，去除表面氧化物、油污等杂质，并平整使得接触面保持平整，表面粗糙度Ra≤0.4μm；

(3)、将各金属零件按照设定的相对安装位置进行固定，使得各零件的接触面紧密接触，如图2所示，其中1、2分别表示两个彼此接触的金属零件，3表示两个金属零件之间的工艺槽；然后进行扩散焊，具体实现方法如下：

将各零件进行相对固定然后放入真空炉中，然后在各零件接触面的垂直方向施加1MPa～8MPa的扩散压力，扩散焊过程中，真空度始终优于5×10^-3Pa；然后以10～20℃/min的加热速度达到扩散温度800～1050℃，并在该温度条件下保温60～300min进行扩散连接，再以5～10℃/min的速度冷却到250～300℃，最后随炉冷却至室温，降温过程中扩散压力保持不变，完成扩散焊。

以上的扩散焊也可以在保护气氛(如N₂、H₂等)下进行，待加工材料为铁，则扩散压力5～18MPa，保温温度1100～1500℃，保温时间60～600min，其它参数与上述相同。

采用以上的方法对无氧铜零件进行加工，在无氧铜组件扩散焊后，接触面结合紧密，达到冶金结合，达到气密性，接头力学性能与零件母材基本一致，经微观组织观察，接头完全扩散，结合界面基本消失，不会对零件后续加工造成影响。扩散焊后，利用预置的工艺孔进行线切割，加工成最终的小直径通孔尺寸。与传统深孔加工方法相比，该工艺方法可加工的孔直径更小，最小可达0.2mm，加工孔的长径比更大，最大可达500，垂直度小于0.01mm，表面粗糙度Ra≤0.5μm，且孔的一致性较好。

实施例1：

在本实例中，采用本发明的方法对两个无氧铜零件进行加工得到直径为0.35mm、长度为120mm的通孔，具体加工步骤如下：

在两个无氧铜零件中一个零件接触面位置预加工深度为0.30mm、宽度为0.24mm、长度为150mm的矩形槽；然后进行表面预处理，去除表面氧化物、油污等杂质，处理后零件接触面粗糙度Ra≤0.4μm；通过零件定位结构进行精确定位后装配，进真空炉进行扩散焊，扩散焊过程中真空度不低于5×10^-3Pa，垂直零件接触面方向施加1.5MP扩散压力，然后以15℃/min的加热速度升温到950℃，保温150min进行扩散连接，然后以10℃/min的速度冷却到250～300℃，再随炉冷却至室温，降温过程中扩散压力保持不变，即完成扩散焊过程。零件出炉后，采用慢走丝线切割工艺对工艺槽进行加工，得到直径0.35mm、长度120mm的通孔。

在以上的扩散焊过程中，如果将扩散焊压力设定为1MPz，则将保温时间设定为980℃、保温时间设定为200min。以上的扩散焊过程也可以在氢气保护炉中进行。

实施例2：

在本实例中，采用本发明的方法对两个钢铁零件进行加工得到直径为0.35mm、长度为150mm的通孔，具体加工步骤与实施例1相同，只是在进行扩散焊过程中，将扩散压力设定为10MPa，保温温度设定为1300℃，保温时间设定为300min。

以上所述，仅为本发明一个具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims

1.一种小直径通孔的精密加工方法，其特征在于：用于在多个金属零件接触面上加工得到通孔，所述通孔的孔径设定为D，孔深设定为H，具体加工步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种小直径通孔的精密加工方法，其特征在于：在步骤(3)中，在真空环境或保护气氛下进行扩散焊。

3.根据权利要求1或2所述的一种小直径通孔的精密加工方法，其特征在于：在步骤(3)中，进行扩散焊时的扩散压力设定为1～8MPa，扩散温度设定为800℃～1050℃，保温时间设定为60分钟～600分钟，并且在扩散焊的降温过程中扩散压力保持不变。

4.根据权利要求1所述的一种小直径通孔的精密加工方法，其特征在于：在步骤(2)中，对接触面进行平整处理时，各金属零件接触面的粗糙度Ra≤0.4μm。