CN111390185A - 一种钛合金零件生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钛合金零件生产方法，包括混料→成型→脱脂→烧结→后加工，混料将钛合金粉末，与成型剂同时投入真空捏合机内，并升温至180℃，成型剂熔化后保持1h，成型模具的制作，模具型腔尺寸，按成品齿轮3D图尺寸，整体放大1.165倍，将模具安装于注射机上，接好模具管路，设置好成型参数，注射完成齿轮生胚，脱脂成型好的齿轮产品，置于氧化铝陶瓷板上，装入催化脱脂炉内，烧结，脱脂合格后的产品，装入压力烧结炉内，烧结工艺为压力烧结，后加工，烧结合格后产品，进行清洗烘干。该钛合金零件生产方法，能够便于零件的快速生产，降低生产成本，提高生产效率与生产先进水平，实现大批量规模化生。

Description

一种钛合金零件生产方法
技术领域
本发明涉及钛合金齿轮零件加工技术领域，具体为一种钛合金零件生产方法。
背景技术
随着社会科技的不断进步，与全球工业化的蓬勃发展，粉末冶金注射成型工艺由于其诸多优点，行业发展迅速，其技术已被广泛应用于军事、交通、机械、电子、航天、航空等领域。
粉末冶金，是将金属粉末与成型剂按照一定比例在一定温度条件下，再混炼制粒一体机中，进行一定时间温度的混炼，再经过螺杆挤出切割制粒，制成颗粒状注射成型喂料，喂料经过注射成型机，利用模具成型后，产品胚体经过脱脂烧结后，获得钛合金零件的方法，钛合金材料，因制成的成品零件，强度高，抗蚀性好，质量轻，可制出单位强度高、刚性好的零件，广泛应用于航天、航空等领域。
传统的钛合金齿轮零件制造方法，生产效率低，切削加工困难，加工成本高，尺寸一致性差，已经无法满足现代科技的高速发展需求。针对上述问题，急需在原有钛合金零件制造方法的基础上进行创新设计，通过发明全新的制作工艺，新的制备加工方法，来达到降低生产成本，提高生产效率与生产先进水平，实现大批量规模化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钛合金零件生产方法，以解决上述背景技术提出传统的钛合金齿轮零件制造方法，生产效率低，切削加工困难，加工成本高，尺寸一致性差，已经无法满足现代科技的高速发展需求的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钛合金零件生产方法，所述生产方法包括以下步骤：混料→成型→脱脂→烧结→后加工；
S1混料：将钛合金粉末，与成型剂同时投入真空捏合机内，并升温至180℃，成型剂熔化后保持1h，1h后降温制粒材料；
钛合金TC4，粉末规格，500目；
成型剂：POM比例75份；
PEG 2000#10份；
PE 10份；
TPU 5份；
钛合金粉末与成型剂比例，两者按90份:10份混合制料。
S2成型：模具的制作，模具型腔尺寸，按成品齿轮3D图尺寸，整体放大1.165倍，将模具安装于注射机上，接好模具管路，设置好成型参数，模具温度：100℃，成型料管温度180℃，注射速度10mmm/s，保压时间1s，冷却时间3s，注射完成齿轮生胚。
S3脱脂：成型好的齿轮产品，置于氧化铝陶瓷板上，装入催化脱脂炉内，脱脂工艺参数为：脱脂温度110℃，氮气流量5L/min，进草酸量2g/min，催化时间4h，设备程序运行完成后，取出齿轮产品，产品重量损失≥7.0％即为合格。
S4烧结：脱脂合格后的产品，装入压力烧结炉内，烧结工艺为压力烧结，炉内压力3Mpa，设备程序运行完成后，取出产品，检测产品密度与尺寸合格后，流至下工序，密度标准：≥4.45g/cm3。
S5后加工：烧结合格后产品，进行清洗烘干，检查齿轮产品，无缺料、多料、碰伤等不良后，将产品装入包装盒内，填写好产品标签信息。
优选的，所述混料中进行喂料配置，将钛合金粉末9Kg提前倒入混合机混炼腔预热到180-190℃，关闭混合机抽真空，启动混合机主机马达，慢速旋转4-6r/min，待钛合金粉末温度≥170℃后，加入成型剂：POM75g，PEG10g，PE10g，TPU5g，降低设备混炼腔温度至175-185℃，直到材料融化后，再恒温20-30min后降温挤出切割制粒喂料。
优选的，所述材料成型，选择取用齿轮模具，安装于注射成型机上，加热模具温度80℃～110℃，注射机料管熔融最高温度不超过195℃，设置合理的射出成型参数，得到相应的制品，密度标准为3.0±0.03g/cm3。
优选的，所述脱脂烧结，成型制品称重后，进行草酸催化脱脂，脱脂温度110℃-120℃，草酸注入速度2-3g/min，脱脂时间3h，制品总重量损失率大于总重量的7.0％以上后，或断层无明显硬层夹心，进行压力烧结，烧结压力3Mpa，温度1400-1410℃，最高温度保温时间2-3h，出炉后取得钛合金齿轮零件制品，密度≥4.45g/cm3。
优选的，所述烧结加工参数中，负压脱脂时从启动到运行完该程序的总时间为20-75t/min，当前段程序设定温度为150-800T/℃，氢气压力为0，氮气注入为25L/min；加压烧结从启动到运行完该程序的总时间为30-180t/min，当前段程序设定温度为900-1410T/℃，氢气压力为3Mpa，氮气注入为0L/min；强制冷却时负压脱脂时从启动到运行完该程序的总时间为60t/min，当前段程序设定温度为30T/℃，氢气压力为86。
优选的，所述制品后处理加工，根据不同的制品要求，进行抛光研磨等等，不同的加工工艺，来达到客户图纸技术要求，满足使用，清洗干净产品，将产品装入干净的包装盒内。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该钛合金零件生产方法，包括注射成型配料真空混炼工艺，成型剂比例，以及草酸脱脂，加压烧结工艺方法，采用注射成型来生产产品毛胚，通过注射机、模具和机械手的互相配合，可以实现全自动生产，单模周期10秒内，生产效率高，能够便于零件的快速生产，降低生产成本，提高生产效率与生产先进水平，实现大批量规模化生产。
附图说明
图1为本发明流程示意图；
图2为本发明烧结工艺参数示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种钛合金零件生产方法，生产方法包括以下步骤：混料→成型→脱脂→烧结→后加工；
S1混料：将钛合金粉末，与成型剂同时投入真空捏合机内，并升温至180℃，成型剂熔化后保持1h，1h后降温制粒材料；
钛合金TC4，粉末规格，500目；
成型剂：POM比例75份；
PEG 2000#10份；
PE 10份；
TPU 5份；
钛合金粉末与成型剂比例，两者按90份:10份混合制料。
S2成型：模具的制作，模具型腔尺寸，按成品齿轮3D图尺寸，整体放大1.165倍，将模具安装于注射机上，接好模具管路，设置好成型参数，模具温度：100℃，成型料管温度180℃，注射速度10mmm/s，保压时间1s，冷却时间3s，注射完成齿轮生胚。
S3脱脂：成型好的齿轮产品，置于氧化铝陶瓷板上，装入催化脱脂炉内，脱脂工艺参数为：脱脂温度110℃，氮气流量5L/min，进草酸量2g/min，催化时间4h，设备程序运行完成后，取出齿轮产品，产品重量损失≥7.0％即为合格。
S4烧结：脱脂合格后的产品，装入压力烧结炉内，烧结工艺为压力烧结，炉内压力3Mpa，设备程序运行完成后，取出产品，检测产品密度与尺寸合格后，流至下工序，密度标准：≥4.45g/cm3。
S5后加工：烧结合格后产品，进行清洗烘干，检查齿轮产品，无缺料、多料、碰伤等不良后，将产品装入包装盒内，填写好产品标签信息。
以下提供一种钛合金零件的具体实施方式方法：
首先混料中进行喂料配置，将钛合金粉末9Kg提前倒入混合机混炼腔预热到180-190℃，关闭混合机抽真空，启动混合机主机马达，慢速旋转4-6r/min，待钛合金粉末温度≥170℃后，加入成型剂：POM75g，PEG10g，PE10g，TPU5g，降低设备混炼腔温度至175-185℃，直到材料融化后，再恒温20-30min后降温挤出切割制粒喂料。
在材料成型中，选择取用齿轮模具，安装于注射成型机上，加热模具温度80℃～110℃，注射机料管熔融最高温度不超过195℃，设置合理的射出成型参数，得到相应的制品，密度标准为3.0±0.03g/cm3。
脱脂烧结，成型制品称重后，进行草酸催化脱脂，脱脂温度110℃-120℃，草酸注入速度2-3g/min，脱脂时间3h，制品总重量损失率大于总重量的7.0％以上后，或断层无明显硬层夹心，进行压力烧结，烧结压力3Mpa，温度1400-1410℃，最高温度保温时间2-3h，出炉后取得钛合金齿轮零件制品，密度≥4.45g/cm3。
烧结加工参数中，负压脱脂时从启动到运行完该程序的总时间为20-75t/min，当前段程序设定温度为150-800T/℃，氢气压力为0，氮气注入为25L/min；加压烧结从启动到运行完该程序的总时间为30-180t/min，当前段程序设定温度为900-1410T/℃，氢气压力为3Mpa，氮气注入为0L/min；强制冷却时负压脱脂时从启动到运行完该程序的总时间为60t/min，当前段程序设定温度为30T/℃，氢气压力为86。
制品后处理加工，根据不同的制品要求，进行抛光研磨等等，不同的加工工艺，来达到客户图纸技术要求，满足使用，清洗干净产品，将产品装入干净的包装盒内。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种钛合金零件生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下步骤：混料→成型→脱脂→烧结→后加工；
S1混料：将钛合金粉末，与成型剂同时投入真空捏合机内，并升温至180℃，成型剂熔化后保持1h，1h后降温制粒材料；
钛合金TC4，粉末规格，500目；
成型剂：POM比例75份；
PEG 2000#10份；
PE 10份；
TPU 5份；
钛合金粉末与成型剂比例，两者按90份:10份混合制料。
S2成型：模具的制作，模具型腔尺寸，按成品齿轮3D图尺寸，整体放大1.165倍，将模具安装于注射机上，接好模具管路，设置好成型参数，模具温度：100℃，成型料管温度180℃，注射速度10mmm/s，保压时间1s，冷却时间3s，注射完成齿轮生胚。
S3脱脂：成型好的齿轮产品，置于氧化铝陶瓷板上，装入催化脱脂炉内，脱脂工艺参数为：脱脂温度110℃，氮气流量5L/min，进草酸量2g/min，催化时间4h，设备程序运行完成后，取出齿轮产品，产品重量损失≥7.0％即为合格。
S4烧结：脱脂合格后的产品，装入压力烧结炉内，烧结工艺为压力烧结，炉内压力3Mpa，设备程序运行完成后，取出产品，检测产品密度与尺寸合格后，流至下工序，密度标准：≥4.45g/cm3。
S5后加工：烧结合格后产品，进行清洗烘干，检查齿轮产品，无缺料、多料、碰伤等不良后，将产品装入包装盒内，填写好产品标签信息。
2.根据权利要求1所述的一种钛合金零件生产方法，其特征在于：所述混料中进行喂料配置，将钛合金粉末9Kg提前倒入混合机混炼腔预热到180-190℃，关闭混合机抽真空，启动混合机主机马达，慢速旋转4-6r/min，待钛合金粉末温度≥170℃后，加入成型剂：POM75g，PEG10g，PE10g，TPU5g，降低设备混炼腔温度至175-185℃，直到材料融化后，再恒温20-30min后降温挤出切割制粒喂料。
3.根据权利要求1所述的一种钛合金零件生产方法，其特征在于：所述材料成型，选择取用齿轮模具，安装于注射成型机上，加热模具温度80℃～110℃，注射机料管熔融最高温度不超过195℃，设置合理的射出成型参数，得到相应的制品，密度标准为3.0±0.03g/cm3。
4.根据权利要求1所述的一种钛合金零件生产方法，其特征在于：所述脱脂烧结，成型制品称重后，进行草酸催化脱脂，脱脂温度110℃-120℃，草酸注入速度2-3g/min，脱脂时间3h，制品总重量损失率大于总重量的7.0％以上后，或断层无明显硬层夹心，进行压力烧结，烧结压力3Mpa，温度1400-1410℃，最高温度保温时间2-3h，出炉后取得钛合金齿轮零件制品，密度≥4.45g/cm3。
5.根据权利要求1所述的一种钛合金零件生产方法，其特征在于：所述烧结加工参数中，负压脱脂时从启动到运行完该程序的总时间为20-75t/min，当前段程序设定温度为150-800T/℃，氢气压力为0，氮气注入为25L/min；加压烧结从启动到运行完该程序的总时间为30-180t/min，当前段程序设定温度为900-1410T/℃，氢气压力为3Mpa，氮气注入为0L/min；强制冷却时负压脱脂时从启动到运行完该程序的总时间为60t/min，当前段程序设定温度为30T/℃，氢气压力为86。
6.根据权利要求1所述的一种钛合金零件生产方法，其特征在于：所述制品后处理加工，根据不同的制品要求，进行抛光研磨等等，不同的加工工艺，来达到客户图纸技术要求，满足使用，清洗干净产品，将产品装入干净的包装盒内。
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