CN114654176A - 一种薄壁套筒螺纹加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄壁套筒螺纹加工方法，包括如下步骤：预孔热处理：取直径大于杆部的高温合金镍基棒料，在套筒内部预成型内孔ΦA位置加工出内孔ΦA一半直径的预孔，而后进行固溶处理和时效处理，使得高温合金镍基棒料在热处理后，硬度足以在进行加工钢管杆部和MJ螺纹部外圆时不会变形，棒料内部硬度满足要求。由于不存在直径将整体棒料进行固溶处理和时效处理存在棒料内部硬度不足存在淬透性问题，使得套筒硬度足以在进行加工钢管杆部和MJ螺纹部外圆时不会变形，解决了套筒硬度不足导致加工套筒1的杆部、MJ螺纹部外圆时会变形的问题，后续加工套筒的内孔ΦA与杆部外圆同轴度以及杆部外圆与MJ螺纹部同轴度能满足要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种薄壁套筒螺纹加工方法，属于薄壁套筒螺纹加工技术领域。
背景技术
镍基合金材料制成的套筒是作为用在发动机前、后吊点组合件中的重要分件，主要装配在发动机前、后吊点支架上起连接作用，套筒1如图1所示。套筒的高精度内孔ΦA在装配时与芯轴配合，套筒的通过MJ螺纹和锁紧垫片与吊点支架连接，将发动机安装在飞机上。套筒在发动机装配过程中承受剪切力，在飞机风行过程中套筒承受拉力并受振动影响，所以要求套筒的内孔ΦA与ΦA外侧的杆部外圆同轴度为0.02、杆部外圆与MJ螺纹同轴度为0.05，才能满足套筒不会发生失效而出现发动机位置偏移。
在中国专利公开号为CN101456124的提高绳索钻杆螺纹加工质量的方法，公开的加工技术是采用钢管为原材料进行加工，虽然能提高螺纹加工的同轴精度，但是，对于镍基合金材料制成的套筒，用现有加工技术进行加工时，存在套筒硬度不足导致进行加工杆部、MJ螺纹部13外圆时会变形的问题，使得套筒1的内孔ΦA11与杆部12外圆同轴度以及杆部12外圆与MJ螺纹部13同轴度不能满足要求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种薄壁套筒螺纹加工方法。
本发明还提供了一种薄壁套筒螺纹加工方法用的柔性夹套。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种薄壁套筒螺纹加工方法，包括如下步骤：
预孔热处理：取直径大于杆部的高温合金镍基棒料，在套筒内部预成型内孔ΦA位置加工出内孔ΦA一半直径的预孔，而后进行固溶处理和时效处理，使得高温合金镍基棒料在热处理后，硬度足以在进行加工钢管杆部和MJ螺纹部外圆时不会变形，棒料内部硬度满足要求。
所述分步骤固溶处理为：加工预孔后的棒料放入温度已加热至650±10℃的油淬炉内，加热升温至980±10℃，保温时间(60～120min)+5min，升温加热时，油淬炉内的真空度≤6.6Pa开始加热升温，升温时间35min+5min，加热升温期间真空度为13～1.3Pa范围内，；保温后的棒料取入温度控制在40～60℃的淬火油槽进行淬火，淬火冷却时间≥5min，控制淬火冷却淬火油槽的油温应≤70℃。
所述分步骤时效处理为：将固溶处理后的棒料放入真空回火炉内，当真空回火炉内的真空度≤6.6Pa时，充入氩气保护开始升温加热，升温加热至720℃土8℃，保温480min+5min，；而后在120min内控制真空回火炉降温至620℃土8℃，保温480min+5min，；而后启动真空回火炉的冷却风扇并充氩气冷却，冷却到温度≤100℃时方可真空回火炉取出零件。
在所述预孔热处理之后还包括进行的外圆成型步骤。
所述外圆成型步骤为：车加工内孔ΦA外侧的杆部外圆部位至单边余量0.25～0.3mm停止，车加工MJ螺纹部外圆至滚丝坯径尺寸状态，整个车加工分为两次粗车、三次精车，粗车是为了快速去除余量，精车保证尺寸和表面光洁度，最后一次精车主轴转数800～1000rpm，切削量0.01～0.02mm。
在所述外圆成型步骤后还包括进行内孔ΦA成型的步骤。
所述内孔ΦA成型步骤为：取外圆成型加工后的棒料，对MJ螺纹部处于滚丝坯径尺寸状态进行滚压加工成型，装夹光杆部位使用合金钻对内孔ΦA进行钻、铰内孔，加工参数主轴转数50～80rpm，进给量3mm/min，单侧钻孔。
在所述内孔ΦA成型步骤后还包括进行杆部成型的步骤。
所述杆部成型步骤为：取柔性夹套的内套，内套采用聚四氟乙烯材料制成的柔性体，内套与MJ螺纹部螺纹旋紧，多个压紧螺钉从外套上的螺纹孔旋进顶紧内套的卡槽内，使内套变形与MJ螺纹部紧压，外套由不锈钢制成的刚性体，数控车床夹持外套对内孔ΦA、杆部加工至设计尺寸；数控车床两次以上精车加工杆部时，加工参数主轴转数1000～1200rpm，进给量500mm/min；数控车床对内孔ΦA两次以上镗孔时，加工参数主轴转数400～600rpm，进给量300mm/min；内孔研磨10min/件。
所述柔性夹套，包括：
刚性的外套，外套外设有螺纹通孔；螺纹通孔为均匀间隔分布在外套上的多个；
柔性的内套，内套内设有螺纹与套筒的MJ螺纹部旋紧；所述外套一端设有凹槽形成与内套配合的开口；
还包括与外套上的螺纹通孔贯穿旋紧的压紧螺钉，所述内套外周上设有供压紧螺钉从外套上的螺纹孔旋进顶紧的卡槽。
本发明的有益效果在于：由于不存在直径将整体棒料进行固溶处理和时效处理存在棒料内部硬度不足存在淬透性问题，使得套筒硬度足以在进行加工钢管杆部和MJ螺纹部外圆时不会变形，解决了套筒硬度不足导致加工套筒1的杆部、MJ螺纹部外圆时会变形的问题，后续加工套筒的内孔ΦA与杆部外圆同轴度以及杆部外圆与MJ螺纹部同轴度能满足要求。
附图说明
图1是套筒的结构示意图；
图2是本发明柔性夹套的结构示意图；
图3是本发明柔性夹套的内套示意图；
图4是本发明柔性外套的内套示意图；
图中：1-套筒；11-内孔ΦA；12-杆部；13-MJ螺纹部；21-内套；22-压紧螺钉；23-外套。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1至图4所示。
本发明的一种薄壁套筒螺纹加工方法，包括如下步骤：
步骤一、预孔热处理：取直径大于杆部12数值10～14mm的高温合金镍基棒料，在套筒1内部预成型内孔ΦA11位置加工出内孔ΦA11一半直径的预孔，而后进行固溶处理和时效处理，使得高温合金镍基棒料在热处理后，不存在直径将整体棒料进行固溶处理和时效处理存在棒料内部硬度不足存在淬透性问题，产品硬度HB≥346，使得套筒1硬度足以在进行加工钢管杆部12和MJ螺纹部13外圆时不会变形，解决了套筒硬度不足导致加工套筒1的杆部12、MJ螺纹部13外圆时会变形的问题，后续加工套筒1的内孔ΦA11与杆部12外圆同轴度以及杆部12外圆与MJ螺纹部13同轴度能满足要求。
所述分步骤固溶处理为：加工预孔后的棒料放入温度已加热至650±10℃的油淬炉内，加热升温至980±10℃，保温时间(60～120min)+5min，升温加热时，油淬炉内的真空度≤6.6Pa开始加热升温，升温时间35min+5min，加热升温期间真空度为13～1.3Pa范围内，；保温后的棒料取入温度控制在40～60℃的淬火油槽进行淬火，淬火冷却时间≥5min，控制淬火冷却淬火油槽的油温应≤70℃。
由于该材料的奥氏体化温度应不低于930C，为固溶后晶粒度不会太粗大，固溶温度一般不高于1065℃，固溶处理的目的就是将强化相融入到奥氏体基体中，为后续时效处理作组织准备。温度太低、保温时间太短都不能取得良好的固溶效果，然而过高的温度或过长的保温时间会使材料组织恶化，降低其力学性能。综合煮量并结合材料标准推荐制度，从而确定固溶温度980±10℃，保温时间60～120min。以确保合适的显微组织以及良好的综合力学性能。
进行固溶处理后进行的所述分步骤时效处理为：将固溶处理后的棒料放入真空回火炉内，当真空回火炉内的真空度≤6.6Pa时，充入氩气保护开始升温加热，升温加热至720℃土8℃，保温480min+5min；而后在120min内控制真空回火炉降温至620℃土8℃，保温480min+5min；而后启动真空回火炉的冷却风扇并充氩气冷却，冷却到温度≤100℃时方可真空回火炉取出零件。此时套筒1硬度足以在后续进行加工杆部12和MJ螺纹部13外圆时不会变形。
时效处理的目的是使固溶体充分析出强化相，使产品达到预定的性能要求。γ’、γ‘’以及NbC等强化相的析出需要在合理的温度范围才能达到峰值。较高的时效温度会是δ相在晶界大量析出，δ相的大量析出会消耗基体合金元素Nb，从而消耗强化相，使材料力学性能降低。而过低的时效温度也无法促使强化相充分析出，也无法获得较好力学性能。结合理论分析、工艺试验以及标准推荐，最络选择时效制度为720℃土8℃，保温480min+5min，而后在120min内控制真空回火炉降温至620℃土8℃，保温480min+5min后冷却至室温。该步骤处理后可获得较高的材料强度以及良好的塑韧性。
步骤二、外圆成型：将预孔热处理后的棒料采用一加一顶的装夹方式安装在数控车床上，车加工内孔ΦA11外侧的杆部12外圆部位至单边余量0.25～0.3mm停止，车加工MJ螺纹部外圆至滚丝坯径尺寸状态，整个车加工分为两次粗车、三次精车，粗车是为了快速去除余量，精车保证尺寸和表面光洁度，最后一次精车主轴转数800～1000rpm，切削量0.01～0.02mm；这样车的加工方法在加工预孔热处理后的镍基合金棒料时，在保证尺寸的前提下也保证了内孔ΦA11与杆部12外圆的同轴度以及杆部12和MJ螺纹部13的同轴度。
步骤三、内孔ΦA成型：取外圆成型加工后的棒料，对MJ螺纹部13处于滚丝坯径尺寸状态进行滚压加工成型，装夹光杆部位使用合金钻对内孔ΦA11进行钻、铰内孔，加工参数主轴转数50～80rpm，进给量3mm/min，单侧钻孔；此加工是用最大的钻削尺寸去除内孔11余量，同时保证成型的MJ螺纹部13的螺纹不变形。
步骤四、杆部成型：取柔性夹套的内套21，内套21采用聚四氟乙烯材料制成的柔性体，内套21与MJ螺纹部13螺纹旋紧，多个压紧螺钉22从外套23上的螺纹孔旋进顶紧内套21的卡槽内，使内套21变形与MJ螺纹部13紧压，外套23由不锈钢制成的刚性体，数控车床夹持外套23对内孔ΦA11、杆部12加工至设计尺寸；数控车床两次以上精车加工杆部12时，加工参数主轴转数1000～1200rpm，进给量500mm/min；数控车床对内孔ΦA11两次以上镗孔时，加工参数主轴转数400～600rpm，进给量300mm/min；内孔研磨10min/件。
上述一种薄壁套筒螺纹加工方法用的柔性夹套，包括：
由不锈钢等刚性材料制成的外套23，外套23外设有螺纹通孔，螺纹通孔为均匀间隔分布在外套23上的多个；
由聚四氟乙烯等柔性材料制成的内套21，内套21内设有螺纹与套筒1的MJ螺纹部13旋紧；所述外套23一端设有凹槽形成与内套21配合的开口；
还包括与外套23上的螺纹通孔贯穿旋紧的压紧螺钉22，所述内套21外周上设有供压紧螺钉22从外套23上的螺纹孔旋进顶紧的卡槽。
Claims (10)
1.一种薄壁套筒螺纹加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
预孔热处理：取直径大于杆部(12)的高温合金镍基棒料，在套筒(1)内部预成型内孔ΦA(11)位置加工出内孔ΦA(11)一半直径的预孔，而后进行固溶处理和时效处理，使得高温合金镍基棒料在热处理后，硬度足以在进行加工钢管杆部(12)和MJ螺纹部(13)外圆时不会变形，棒料内部硬度满足要求。
2.如权利要求1所述的薄壁套筒螺纹加工方法，其特征在于，所述分步骤固溶处理为：加工预孔后的棒料放入温度已加热至650±10℃的油淬炉内，加热升温至980±10℃，保温时间(60～120min)+5min，升温加热时，油淬炉内的真空度≤6.6Pa开始加热升温，升温时间35min+5min，加热升温期间真空度为13～1.3Pa范围内，；保温后的棒料取入温度控制在40～60℃的淬火油槽进行淬火，淬火冷却时间≥5min，控制淬火冷却淬火油槽的油温应≤70℃。
3.如权利要求1所述的薄壁套筒螺纹加工方法，其特征在于，所述分步骤时效处理为：将固溶处理后的棒料放入真空回火炉内，当真空回火炉内的真空度≤6.6Pa时，充入氩气保护开始升温加热，升温加热至720℃土8℃，保温480min+5min，；而后在120min内控制真空回火炉降温至620℃土8℃，保温480min+5min，；而后启动真空回火炉的冷却风扇并充氩气冷却，冷却到温度≤100℃时方可真空回火炉取出零件。
4.如权利要求1所述的薄壁套筒螺纹加工方法，其特征在于，在所述预孔热处理之后还包括进行的外圆成型步骤。
5.如权利要求4所述的薄壁套筒螺纹加工方法，其特征在于，所述外圆成型步骤为：车加工内孔ΦA(11)外侧的杆部(12)外圆部位至单边余量0.25～0.3mm停止，车加工MJ螺纹部外圆至滚丝坯径尺寸状态，整个车加工分为两次粗车、三次精车，粗车是为了快速去除余量，精车保证尺寸和表面光洁度，最后一次精车主轴转数800～1000rpm，切削量0.01～0.02mm。
6.如权利要求4所述的薄壁套筒螺纹加工方法，其特征在于，在所述外圆成型步骤后还包括进行内孔ΦA成型的步骤。
7.如权利要求6所述的薄壁套筒螺纹加工方法，其特征在于，所述内孔ΦA成型步骤为：取外圆成型加工后的棒料，对MJ螺纹部(13)处于滚丝坯径尺寸状态进行滚压加工成型，装夹光杆部位使用合金钻对内孔ΦA(11)进行钻、铰内孔，加工参数主轴转数50～80rpm，进给量3mm/min，单侧钻孔。
8.如权利要求6所述的薄壁套筒螺纹加工方法，其特征在于，在所述内孔ΦA成型步骤后还包括进行杆部成型的步骤。
9.如权利要求8所述的薄壁套筒螺纹加工方法，其特征在于，所述杆部成型步骤为：取柔性夹套的内套(21)，内套(21)采用聚四氟乙烯材料制成的柔性体，内套(21)与MJ螺纹部(13)螺纹旋紧，多个压紧螺钉(22)从外套(23)上的螺纹孔旋进顶紧内套(21)的卡槽内，使内套(21)变形与MJ螺纹部(13)紧压，外套(23)由不锈钢制成的刚性体，数控车床夹持外套(23)对内孔ΦA(11)、杆部(12)加工至设计尺寸；数控车床两次以上精车加工杆部(12)时，加工参数主轴转数1000～1200rpm，进给量500mm/min；数控车床对内孔ΦA(11)两次以上镗孔时，加工参数主轴转数400～600rpm，进给量300mm/min；内孔研磨10min/件。
10.如权利要求8所述的薄壁套筒螺纹加工方法，其特征在于，所述柔性夹套，包括：
刚性的外套(23)，外套(23)外设有螺纹通孔；螺纹通孔为均匀间隔分布在外套(23)上的多个；
柔性的内套(21)，内套(21)内设有螺纹与套筒(1)的MJ螺纹部(13)旋紧；所述外套(23)一端设有凹槽形成与内套(21)配合的开口；
还包括与外套(23)上的螺纹通孔贯穿旋紧的压紧螺钉(22)，所述内套(21)外周上设有供压紧螺钉(22)从外套(23)上的螺纹孔旋进顶紧的卡槽。
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