CN110218963A - 一种耐磨挤压芯棒及加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机加工领域，具体涉及一种耐磨挤压芯棒及加工工艺。由于部分金属的加工性能较差，容易出现粘刀现象，因此在挤压过程中，挤压芯棒在工作部位的磨损较大。本发明耐磨挤压芯棒的加工工艺，该工艺首先加工挤压芯棒基体，挤压芯棒基体在挤压区域的尺寸相对于挤压孔的尺寸在‑0.1mm‑0.1mm范围内；在挤压区域通过超音速火焰喷涂碳化钨WC‑Co涂层，涂层厚度为0.45‑0.55mm；通过磨削对碳化钨WC‑Co涂层的厚度和表面粗糙度进行加工。既保证了挤压芯棒原有芯部的韧性，又提高了挤压部位表面的耐磨性能，降低了成本，提高了生产效率。

Description

一种耐磨挤压芯棒及加工工艺
技术领域
本发明属于机加工领域，具体涉及一种耐磨挤压芯棒及加工工艺。
背景技术
目前飞机结构主要以机械连接为主，大多数通过连接孔安装螺栓、铆钉等紧固件进行装配，而孔连接处是应力集中区，疲劳强度较低，孔壁极易萌生裂纹，严重降低了连接部位的疲劳寿命。
参见图1，为了不增加零件的结构重量，目前我们对零件的孔部位主要采用一定过盈量的挤压芯棒，使挤压芯棒通过零件孔在孔壁表面形成弹塑性变形层，形成有力的残余压应力，对孔部位进行挤压强化，提高孔结构疲劳强度，从而提升零件的疲劳寿命。然而目前一般孔挤压芯棒采用的材料高速工具钢，挤压芯棒的形状参见图2，中部区域是挤压区域，具有最大直径，从挤压区域向端部延伸的区域直径减小。虽然具有较好的韧性和耐磨性能，但由于部分金属的加工性能较差，容易出现粘刀现象，因此在挤压过程中，挤压芯棒在工作部位的磨损较大，常常需要一个或多个芯棒挤压一个孔达到设计要求的塑变量，且一个挤压芯棒仅用一次就报废，严重影响生产效率，极大增加了生产成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提出一种耐磨挤压芯棒及加工工艺，通过超音速火焰喷涂碳化钨WC-Co涂层提高其表面硬度，具有较高的硬度和优良的耐磨性能。
本发明耐磨挤压芯棒的加工工艺，该工艺首先加工挤压芯棒基体，挤压芯棒基体在挤压区域的尺寸相对于挤压孔的尺寸在-0.1mm-0.1mm范围内；在挤压区域通过超音速火焰喷涂碳化钨WC-Co涂层，涂层厚度为0.45-0.55mm；通过磨削对碳化钨WC-Co涂层的厚度和表面粗糙度进行加工。
挤压芯棒基体在挤压区域的尺寸与挤压孔的尺寸一致。
在超音速火焰喷涂设备上，通过高压喷射燃料和氧气，通过高压气体送进碳化钨WC-Co粉末颗粒，熔融的碳化钨WC-Co粉末被喷涂在了挤压芯棒表面上。
采用金刚石砂轮进行磨削。
磨削时，首先粗磨，其次精磨，最后抛光。
粗磨时，采用砂粒目数为150#～300#的砂轮对碳化钨WC-Co涂层进行磨削。
精磨时，采用砂粒目数为800#～1000#的砂轮对碳化钨WC-Co涂层进行磨削，尺寸达到最终尺寸。
抛光时，采用金刚石抛光带或金刚石研磨膏对碳化钨WC-Co区域挤压部位进行抛光。
一种耐磨挤压芯棒，采用上述加工工艺加工而成。
挤压芯棒基体为高速工具钢。
有益效果：既保证了挤压芯棒原有芯部的韧性，又提高了挤压部位表面的耐磨性能，降低了成本，提高了生产效率。
经试验证明，采用本发明后，单个挤压芯棒平均可挤压5个钛合金零件孔，提高了生产效率1倍以上，降低了生产成本2倍以上。
附图说明
图1为挤压强化的过程示意图；
图2为现有挤压芯棒的结构示意图；
图3为本发明挤压芯棒的结构示意图。
具体实施方式
参见图3，采用本发明的加工工艺加工挤压芯棒时，包括以下步骤：
(1)按照粗加工-热处理-精加工工艺流程加工挤压芯棒基体，结构尺寸根据挤压孔的尺寸进行确定，挤压区域的尺寸比挤压孔的尺寸一致；
(2)将加工好的挤压芯棒基体放在超音速火焰喷涂设备上，通过高压将燃料和氧气进行喷射，在喷嘴外燃烧，高压气体将碳化钨WC-Co粉末颗粒从喷嘴的内轴向送进，然后燃烧的火焰由喷嘴外部空气罩中的压缩气体进行压缩并加速，最终熔融的碳化钨WC-Co粉末被喷涂在了挤压芯棒表面上，喷涂厚度为0.5mm，图3中外侧加粗线表示为WC-Co涂层；
(3)由于碳化钨喷涂后的涂层表面粗糙度一般大于Ra3.2μm，而挤压部位的表面粗糙度要求为Ra0.2μm，涂层厚度和表面粗糙度最终需通过外圆磨削来保证。涂层的要求厚度0.3mm，采用金刚石砂轮进行磨削，首先采用砂粒目数为150#～300#的砂轮对WC-Co涂层进行粗磨，磨削后表面粗糙度达到Ra0.6μm～Ra0.8μm，磨削量为0.15mm，然后采用砂粒目数为800#～1000#的砂轮对WC-Co涂层进行精磨，磨削后表面粗糙度达到Ra0.3μm～Ra0.5μm，WC-Co涂层磨削量为0.04mm且尺寸达到最终尺寸，最后采用金刚石抛光带或金刚石研磨膏对WC-Co区域挤压部位进行抛光，表面粗糙度达到Ra0.1μm～Ra0.2μm，抛光量为0.01mm。

Claims (10)

1.一种耐磨挤压芯棒的加工工艺，其特征在于：该工艺首先加工挤压芯棒基体，挤压芯棒基体在挤压区域的尺寸相对于挤压孔的尺寸在-0.1mm-0.1mm范围内；在挤压区域通过超音速火焰喷涂碳化钨WC-Co涂层，涂层厚度为0.45-0.55mm；通过磨削对碳化钨WC-Co涂层的厚度和表面粗糙度进行加工。
2.根据权利要求1所述耐磨挤压芯棒的加工工艺，其特征在于：挤压芯棒基体在挤压区域的尺寸与挤压孔的尺寸一致。
3.根据权利要求1所述耐磨挤压芯棒的加工工艺，其特征在于：在超音速火焰喷涂设备上，通过高压喷射燃料和氧气，通过高压气体送进碳化钨WC-Co粉末颗粒，熔融的碳化钨WC-Co粉末被喷涂在了挤压芯棒表面上。
4.根据权利要求1所述耐磨挤压芯棒的加工工艺，其特征在于：采用金刚石砂轮进行磨削。
5.根据权利要求1所述耐磨挤压芯棒的加工工艺，其特征在于：磨削时，首先粗磨，其次精磨，最后抛光。
6.根据权利要求5所述耐磨挤压芯棒的加工工艺，其特征在于：粗磨时，采用砂粒目数为150#～300#的砂轮对碳化钨WC-Co涂层进行磨削。
7.根据权利要求6所述耐磨挤压芯棒的加工工艺，其特征在于：精磨时，采用砂粒目数为800#～1000#的砂轮对碳化钨WC-Co涂层进行磨削，尺寸达到最终尺寸。
8.根据权利要求6所述耐磨挤压芯棒的加工工艺，其特征在于：抛光时，采用金刚石抛光带或金刚石研磨膏对碳化钨WC-Co区域挤压部位进行抛光。
9.一种耐磨挤压芯棒，其特征在于：采用如权利要求1-8中任一项所述的加工工艺加工而成。
10.根据权利要求9所述耐磨挤压芯棒，其特征在于：挤压芯棒基体为高速工具钢。
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