CN107538622B - 仪表级铝基碳化硅结构件的加工方法 - Google Patents

仪表级铝基碳化硅结构件的加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种仪表级铝基碳化硅结构件的加工方法，包括热处理工序一、下料与粗车工序一、热处理工序二、粗车工序二、粗铣工序一、热处理工序三、半精车工序一、热处理工序四、精车工序一、精铣工序一、热处理工序五、精车工序二。本发明首先对坯料进行消除应力处理，然后下料粗车，粗车成对称圆筒状，进行T6（人工时效）处理，高低温尺寸稳定性处理：分三个阶段分别在粗加工，半精车加工，精加工后进行，本发明适合仪表级铝基碳化硅材质加工的加工参数与热处理方法，保证加工质量且提高加工效率。

Description

仪表级铝基碳化硅结构件的加工方法
技术领域
本发明涉及机加工技术领域，尤其涉及一种仪表级铝基碳化硅结构件的加工方法。
背景技术
铝基碳化硅是铝基碳化硅颗粒增强复合材料的简称，它充分结合了碳化硅陶瓷和金属铝的不同优势，具有高导热性、与芯片相匹配的热膨胀系数、密度小、重量轻，以及高硬度和高抗弯强度。是新一代电子封装材料中的佼佼者，满足了封装的轻便化、高密度化等要求，适合应用于航空、航天、高铁及微波等领域，是解决热学管理问题的首选材料，尤其在对耐热性和变形量有较高要求的航空航天领域得到了广泛应用。
但是由于铝基碳化硅材料中掺杂有碳化硅硬质颗粒，因此对机械加工带来很大困难。仪表级铝基碳化硅结构件要求结构刚度大、质量轻，因此制造此类零件的坯料都是需经锻压和热处理，加工过程中从坯料上去除掉的材料在80％以上，在机械加工过程中，结构件受力易出现崩裂、崩边现象，造成结构件损毁。
发明内容
本发明为了克服现有技术中的不足，提供了一种仪表级铝基碳化硅结构件的加工方法。
本发明是通过以下技术方案实现：
一种仪表级铝基碳化硅结构件的加工方法，包括如下步骤：
步骤a、热处理工序一：坯料消除应力处理，温度设定为400℃，保温时间为3小时，随炉冷却；
步骤b、下料与粗车工序一：使用线切割下料成圆筒状，避免尖锐与非对称结构，用经过渗氮处理的硬质合金刀粗车成管料，避免尖锐与非对称结构；
步骤c、热处理工序二：人工时效处理，温度设定为495℃，保温时间2小时，进行水冷，时间控制在12秒内，水冷后到190℃时效开始间隔不超过30分钟，温度设定为190℃，保温时间为8小时；
步骤d、粗车工序二：粗车零件主体留单边余量1.0mm，有孔的端面与圆柱面必须保证后续孔加工后，孔边缘距零件回转面边缘为3.0mm，且光孔加工端面厚度加厚，保证有孔的端面与圆柱面可多留余量；
步骤e、粗铣工序一：粗铣零件加工光孔直径、螺纹通孔直径，孔深加工为盲孔深度，大于通孔深度，然后攻丝，粗铣孔所在凸台留单边余量0.5mm；
步骤f、热处理工序三：第一次高低温处理，室温-高温-低温-高温-低温-高温-低温-高温，随炉冷却，温度与时间控制为：（160℃x2h～-70℃x20min）x3次；
步骤g、半精车工序一：半精车零件留单边0.5mm，粗铣工序中留量的盲孔加工成通孔；
步骤h、热处理工序四：第二次高低温处理，室温-高温-低温-高温-低温-高温-低温-高温，随炉冷却，温度与时间控制为：（150℃x1h～-４0℃x20min）x3次；
步骤i、精车工序一：车零件非关键尺寸，关键尺寸留单边余量0.1mm，在加工过程中避免直接接触零件，防止油脂渗入零件；
步骤j、精铣工序一：精铣零件凸台，在加工过程中避免直接接触零件，防止油脂渗入零件；
步骤k、热处理工序五：第三次高低温处理，室温-高温-低温-高温-低温-高温-低温-高温，随炉冷却，温度与时间控制为：（130℃x1h～-20℃x20min）x3次；
步骤l、精车工序二：精车零件，在加工过程中避免直接接触零件，防止油脂渗入零件。
进一步地，在所述步骤b中，主轴转速为600r/min，吃刀量为0.4mm，进给速度为0.2mm/r。
进一步地，在所述步骤d中，主轴转速为500r/min，吃刀量为0.3mm，进给速度为0.12mm/r。
进一步地，在所述步骤e中，主轴转速为1600r/min，进给速度为160mm/min，切削深度为0.12mm。
进一步地，在所述步骤g中，主轴转速为400r/min，吃刀量为0.2mm，进给速度为0.1mm/r。
进一步地，在所述步骤i中，主轴转速为300r/min，吃刀量为0.2mm，进给速度为0.08mm/r。
进一步地，在所述步骤j中，主轴转速为2200r/min，进给速度为60mm/min，切削深度为0.05mm。
进一步地，在所述步骤l中，主轴转速为300r/min，吃刀量为0.1mm，进给速度为0.08mm/r。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：本发明包括热处理工序一、下料与粗车工序一、热处理工序二、粗车工序二、粗铣工序一、热处理工序三、半精车工序一、热处理工序四、精车工序一、精铣工序一、热处理工序五、精车工序二，本发明首先对坯料进行消除应力处理，然后下料粗车，粗车成对称圆筒状，进行T6（人工时效）处理，高低温尺寸稳定性处理：分三个阶段分别在粗加工，半精车加工，精加工后进行，本发明适合仪表级铝基碳化硅材质加工的加工参数与热处理方法，保证加工质量且提高加工效率。
附图说明
图1 为铝基碳化硅壳体成品图；
图2 为铝基碳化硅坯料图；
图3 为铝基碳化硅壳体粗车图；
图4 为铝基碳化硅壳体精车图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，零件为铝基碳化硅壳体，端面有法兰1、法兰凸台2，法兰凸台2上有通孔3，内孔端面有凸台4，凸台4上有螺纹孔5。
一种仪表级铝基碳化硅结构件的加工方法，包括如下步骤：
步骤a、热处理工序一：如图2所示，坯料消除应力处理；温度设定为400℃，保温时间为3小时，随炉冷却。
步骤b、下料与粗车工序一：使用线切割下料成圆筒状，避免尖锐与非对称结构，用经过渗氮处理的硬质合金刀粗车成管料，避免尖锐与非对称结构。在所述步骤b中，主轴转速为600r/min，吃刀量为0.4mm，进给速度为0.2mm/r。
步骤c、热处理工序二：人工时效处理：温度设定为495℃，保温时间2小时，进行水冷，时间控制在12秒内，水冷后到190℃时效开始间隔不超过30分钟，温度设定为190℃，保温时间为8小时。
步骤d、粗车工序二：粗车零件主体留单边余量1.0mm，有孔的端面与圆柱面必须保证后续孔加工后，孔边缘距零件回转面边缘为3.0mm，且光孔加工端面厚度加厚，保证有孔的端面与圆柱面可多留余量，具体如图3所示。在所述步骤d中，主轴转速为500r/min，吃刀量为0.3mm，进给速度为0.12mm/r。
步骤e、粗铣工序一：粗铣零件加工光孔直径、螺纹通孔直径，孔深加工为盲孔深度，大于通孔深度，然后攻丝，粗铣孔所在凸台留单边余量0.5mm。在所述步骤e中，主轴转速为1600r/min，进给速度为160mm/min，切削深度为0.12mm。
步骤f、热处理工序三：第一次高低温处理，室温-高温-低温-高温-低温-高温-低温-高温，随炉冷却，温度与时间控制为：（160℃x2h～-70℃x20min）x3次。
步骤g、半精车工序一：半精车零件留单边0.5mm，粗铣工序中留量的盲孔加工成通孔。在所述步骤g中，主轴转速为400r/min，吃刀量为0.2mm，进给速度为0.1mm/r。
步骤h、热处理工序四：第二次高低温处理，室温-高温-低温-高温-低温-高温-低温-高温，随炉冷却，温度与时间控制为：（150℃x1h～-４0℃x20min）x3次。
步骤i、精车工序一：车零件非关键尺寸，关键尺寸留单边余量0.1mm，在加工过程中避免直接接触零件，防止油脂渗入零件。在步骤i中，主轴转速为300r/min，吃刀量为0.2mm，进给速度为0.08mm/r。
步骤j、精铣工序一：精铣零件凸台，在加工过程中避免直接接触零件，防止油脂渗入零件；具体如图4所示。在步骤j中，主轴转速为2200r/min，进给速度为60mm/min，切削深度为0.05mm。
步骤k、热处理工序五：第三次高低温处理，室温-高温-低温-高温-低温-高温-低温-高温，随炉冷却，温度与时间控制为：（130℃x1h～-20℃x20min）x3次。
步骤l、精车工序二：精车零件，在加工过程中避免直接接触零件，防止油脂渗入零件。在步骤l中，主轴转速为300r/min，吃刀量为0.1mm，进给速度为0.08mm/r。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种仪表级铝基碳化硅结构件的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤a、热处理工序一：坯料消除应力处理，温度设定为400℃，保温时间为3小时，随炉冷却；
步骤b、下料与粗车工序一：使用线切割下料成圆筒状，避免尖锐与非对称结构，用经过渗氮处理的硬质合金刀粗车成管料，避免尖锐与非对称结构；
步骤c、热处理工序二：人工时效处理，温度设定为495℃，保温时间2小时，进行水冷，时间控制在12秒内，水冷后到190℃时效开始间隔不超过30分钟，温度设定为190℃，保温时间为8小时；
步骤d、粗车工序二：粗车零件主体留单边余量1.0mm，有孔的端面与圆柱面必须保证后续孔加工后，孔边缘距零件回转面边缘为3.0mm，且光孔加工端面厚度加厚，保证有孔的端面与圆柱面可多留余量；
步骤e、粗铣工序一：粗铣零件加工光孔直径、螺纹通孔直径，孔深加工为盲孔深度，大于通孔深度，然后攻丝，粗铣孔所在凸台留单边余量0.5mm；
步骤f、热处理工序三：第一次高低温处理，室温-高温-低温-高温-低温-高温-低温-高温，随炉冷却，温度与时间控制为：（160℃x2h～-70℃x20min）x3次；
步骤g、半精车工序一：半精车零件留单边0.5mm，粗铣工序中留量的盲孔加工成通孔；
步骤h、热处理工序四：第二次高低温处理，室温-高温-低温-高温-低温-高温-低温-高温，随炉冷却，温度与时间控制为：（150℃x1h～-４0℃x20min）x3次；
步骤i、精车工序一：车零件非关键尺寸，关键尺寸留单边余量0.1mm，在加工过程中避免直接接触零件，防止油脂渗入零件；
步骤j、精铣工序一：精铣零件凸台，在加工过程中避免直接接触零件，防止油脂渗入零件；
步骤k、热处理工序五：第三次高低温处理，室温-高温-低温-高温-低温-高温-低温-高温，随炉冷却，温度与时间控制为：（130℃x1h～-20℃x20min）x3次；
步骤l、精车工序二：精车零件，在加工过程中避免直接接触零件，防止油脂渗入零件。
2.根据权利要求1所述的仪表级铝基碳化硅结构件的加工方法，其特征在于：在所述步骤b中，主轴转速为600r/min，吃刀量为0.4mm，进给速度为0.2mm/r。
3.根据权利要求1所述的仪表级铝基碳化硅结构件的加工方法，其特征在于：在所述步骤d中，主轴转速为500r/min，吃刀量为0.3mm，进给速度为0.12mm/r。
4.根据权利要求1所述的仪表级铝基碳化硅结构件的加工方法，其特征在于：在所述步骤e中，主轴转速为1600r/min，进给速度为160mm/min，切削深度为0.12mm。
5.根据权利要求1所述的仪表级铝基碳化硅结构件的加工方法，其特征在于：在所述步骤g中，主轴转速为400r/min，吃刀量为0.2mm，进给速度为0.1mm/r。
6.根据权利要求1所述的仪表级铝基碳化硅结构件的加工方法，其特征在于：在所述步骤i中，主轴转速为300r/min，吃刀量为0.2mm，进给速度为0.08mm/r。
7.根据权利要求1所述的仪表级铝基碳化硅结构件的加工方法，其特征在于：在所述步骤j中，主轴转速为2200r/min，进给速度为60mm/min，切削深度为0.05mm。
8.根据权利要求1所述的仪表级铝基碳化硅结构件的加工方法，其特征在于：在所述步骤l中，主轴转速为300r/min，吃刀量为0.1mm，进给速度为0.08mm/r。
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