Nb521材料螺栓的加工工藝的制作方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及材料成形和機械加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種Nb521材料螺栓的加工工藝。
【【背景技術(shù)】】
[0002]隨著航空航天技術(shù)的不斷發(fā)展，對航空航天器、導(dǎo)彈武器飛行速度越來越快，其動力裝置的工作熱環(huán)境日益惡劣，因而對航空航天、導(dǎo)彈武器提出了越來越高的要求。我國研制的Nb521鈮鎢合金(Nb-5W-2Mo-lZr)作為優(yōu)質(zhì)高溫合金，在硅化鉬高溫抗氧化涂層的保護(hù)下，Nb521鈮鎢合金產(chǎn)品可以在1600°C?1800°C環(huán)境下工作，能夠在日益惡劣的熱環(huán)境中正常工作。Nb521材料螺栓由于具有良好的聯(lián)接性能、耐高溫等性能，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于超高速噴氣發(fā)動機聯(lián)接、雙元液體火箭發(fā)動機推力室聯(lián)接、人造衛(wèi)星噴管聯(lián)接、導(dǎo)彈發(fā)動機的聯(lián)接。在雙元液體火箭發(fā)動機上(如圖2所示)，推力室的工作溫度可達(dá)到1550°C左右，Nb521螺栓能夠正常工作，因而大幅度減少了用于冷卻燃燒室的推進(jìn)劑流量，提高了發(fā)動機的綜合性能。某型號導(dǎo)彈發(fā)動機上螺栓的使用環(huán)境為超高溫1600°C、靜態(tài)氧化環(huán)境，Nb521螺栓在1600°C高溫下抗拉強度大于170MPa，1600°C靜態(tài)抗氧化壽命大于lh、1800°C靜態(tài)抗氧化壽命大于O、5h，18(KTC至室溫?zé)嵴饓勖笥?0次，常溫拆裝次數(shù)大于100次，是導(dǎo)彈發(fā)動機用理想聯(lián)接件。為了保證良好的使用性能，Nb521螺栓的加工工藝尤為重要。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003]本發(fā)明旨在解決上述問題，而提供一種利用Nb521材料加工螺栓而獲得可耐高溫、耐疲勞、靜態(tài)抗氧化的螺栓的Nb521材料螺栓的加工工藝。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種Nb521材料螺栓的加工工藝，其特征在于，其包括以下步驟:
[0005]S1、將Nb521材料進(jìn)行外形加工得到半成品鐓制坯料；
[0006]S2、對半成品鐓制坯料進(jìn)行表面潤滑處理，并鐓制成形，得到半成品螺栓工件；
[0007]S3、根據(jù)螺栓工件的加工尺寸進(jìn)行外形加工而得到螺栓工件；
[0008]S4、對螺栓工件進(jìn)行表面處理而得到成品螺栓工件。
[0009]進(jìn)一步地，步驟S2中所述的表面潤滑處理是指對半成品鐓制坯料進(jìn)行磷皂化處理?，F(xiàn)有的Nb521材料螺栓冷鐓成形容易發(fā)熱、易粘結(jié)模具、易拉傷模具型腔，從而導(dǎo)致無法加工成形，本步驟采用磷皂化工藝對半成品鐓制坯料進(jìn)行處理以解決該問題。
[0010]進(jìn)一步地，對半成品鐓制坯料進(jìn)行磷皂化處理后，再使用混合潤滑劑進(jìn)行潤滑，最后鐓制成型而得到半成品螺栓工件。所述混合潤滑劑由導(dǎo)軌油和干膜潤滑劑攪拌均勻配置而成。通過使用混合潤滑劑進(jìn)行潤滑，可進(jìn)一步改善Nb521材料螺栓加工成形困難的問題，使得步驟SI易加工成型而得到所需的半成品鐓制坯料。
[0011 ] 進(jìn)一步地，步驟S4中對螺栓工件進(jìn)行表面處理是指將Mo、S1、W等材料粉末噴涂到螺栓工件表面掛漿進(jìn)行激光束熔結(jié)。鈮基合金的高溫抗氧化性能較差，Nb521合金在高溫有氧環(huán)境中會因發(fā)生劇烈的氧化現(xiàn)象而喪失其固有性能，嚴(yán)重影響Nb521合金在航天領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，本步驟通過將Mo、S1、W等材料粉末噴涂到螺栓表面掛漿后激光束熔結(jié)，可使Nb521材料螺栓在1600°C高溫下能夠正常工作，旨在解決Nb521材料螺栓耐高溫的問題。
[0012]進(jìn)一步地，所述半成品鐓制還料由棒形的Nb521材料經(jīng)數(shù)控車床車削加工和無心磨床磨削加工而成。步驟S3中，所述螺栓工件由步驟S2得到的半成品螺栓工件經(jīng)過車削外形加工、無心磨精密加工、半成品螺栓工件的螺桿部滾壓外螺紋及頭下R加工及螺栓頭部鉆制保險孔加工而形成。
[0013]進(jìn)一步地，所述螺栓工件在進(jìn)行表面處理前對螺栓工件進(jìn)行鉆孔和熒光滲透探傷。本發(fā)明通過數(shù)車一無心磨一潤滑一冷鐓一數(shù)車一無心磨一滾絲一滾R—鉆孔一去毛刺一熒光滲透探傷一總檢這一套工藝流程來加工Nb521螺栓，使得螺栓內(nèi)部金屬流線沒有斷裂，保證了螺栓的強度，大大改善了螺栓性能。
[0014]本發(fā)明的有益貢獻(xiàn)在于，其有效解決了上述問題。本發(fā)明通過磷皂化處理和混合潤滑劑進(jìn)行潤滑解決了 Nb521材料螺栓冷鐓成形容易發(fā)熱、易粘結(jié)模具、易拉傷模具型腔等加工成型難的問題。本發(fā)明通過將Mo、S1、W等材料粉末噴涂到螺栓表面掛漿后進(jìn)行激光束熔結(jié)，使的Nb521材料螺栓在1600°C高溫下能夠正常工作，解決了 Nb521材料螺栓耐高溫、抗氧化的問題。通過本發(fā)明工藝加工而成的Nb521材料螺栓具有耐高溫、抗氧化、耐疲勞等特性，其可廣泛應(yīng)用于超高溫工作環(huán)境的緊固件領(lǐng)域。
【【附圖說明】】
[0015]圖1是本發(fā)明的頭部帶保險孔Nb521螺栓的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖1A是主視圖，圖1B為俯視圖；
[0016]圖2是本發(fā)明加工形成的Nb521材料螺栓的應(yīng)用實例圖。
[0017]圖3是圖1中Nb521螺栓頭部與部分螺桿部的金屬流線示意圖；
[0018]圖4是圖1中Nb521材料螺栓的螺桿部外螺紋部分的金屬流線示意圖；
[0019]圖5是本發(fā)明的半成品鐓制坯料的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖6是本發(fā)明的半成品螺栓工件的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖6A是主視圖，圖6B是俯視圖；
[0021]圖7是本發(fā)明的半成品螺栓工件在車削、銑削、無心磨后形成的半成品螺栓工件結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖7A是主視圖，圖7B是俯視圖；
[0022]圖8是本發(fā)明的半成品螺栓工件在滾絲螺桿外螺紋后形成的半成品螺栓工件結(jié)構(gòu)不意圖，其中圖8A是主視圖，圖8B是俯視圖；
[0023]圖9是本發(fā)明的半成品螺栓工件冷滾壓頭下R后形成的半成品螺栓工件的局部結(jié)構(gòu)示意圖，圖9B是圖9A的局部放大圖；
[0024]圖10是本發(fā)明的半成品螺栓工件經(jīng)鉆孔而形成的螺栓工件結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖1OA為主視圖，圖1OB為俯視圖。
【【具體實施方式】】
[0025]下列實施例是對本發(fā)明的進(jìn)一步解釋和補充，對本發(fā)明不構(gòu)成任何限制。
[0026]為解決Nb521材料不易加工成型、耐高溫、抗氧化性能差的問題，本發(fā)明提供了一種新型的Nb521材料螺栓的加工工藝。本發(fā)明的主要要點在于，一、通過磷皂化處理和混合潤滑劑進(jìn)行潤滑處理以解決Nb521材料螺栓冷鐓成形容易發(fā)熱、易粘結(jié)模具、易拉傷模具型腔等加工成型難的問題。二、通過將Mo、S1、W等材料粉末噴涂到螺栓表面掛漿后進(jìn)行激光束熔結(jié)，使的Nb521材料螺栓在1600 0C高溫下能夠正常工作，解決了 Nb521材料螺栓耐高溫、抗氧化的問題。三、采用特定的工藝步驟，解決傳統(tǒng)加工工藝易破壞螺栓頭部和螺紋部位的金屬流線問題，以提高Nb521材料螺栓的機械性能，本發(fā)明形成的Nb521材料螺栓的金屬流線圖如圖3、圖4所示。具體地，本發(fā)明的Nb521材料螺栓的加工工藝包括以下步驟:
[0027]1、按照鐓制頭部用料要求，數(shù)車下料、平兩端面并倒角，無心磨串磨光桿，如圖5所示；
[0028]2、由于Nb521材料軟、黏，容易粘結(jié)模具，對半成品鐓制坯料進(jìn)行磷皂化處理，再使用一定比例某型號導(dǎo)軌油和干膜潤滑劑配制攪拌均勻形成混合潤滑劑對經(jīng)磷皂化處理后的半成品鐓制坯料進(jìn)行潤滑，然后選擇合適模具，鐓制成形，形成如圖6所示的半成品螺栓工件；
[0029]3、選用某品牌刀具，設(shè)定規(guī)定機床轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量，選擇指定冷卻液進(jìn)行銑六方和車削外形，然后選用綠色碳化硅砂輪，設(shè)定規(guī)定轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量磨削螺桿部，形成如圖7所示的；
[0030]4、對半成品螺栓工件的螺桿部滾壓外螺紋。螺桿滾絲過程中，Nb521材料容易發(fā)熱并粘結(jié)在滾絲輪上，選用美孚某型號混合潤滑劑和干膜潤滑劑配制攪拌均勻進(jìn)行潤滑，滾絲成形而得到如圖8所示的半成品螺栓工件；
[0031]5、設(shè)定指定施壓、保壓、泄壓時間和施壓重量，冷滾壓頭下R，得到如圖9所示的結(jié)構(gòu)；
[0032]6、如圖10所示，以常規(guī)手段鉆制保險孔；
[0033]7、將Mo、S1、W等材料粉末噴涂到螺栓表面掛漿后激光束熔結(jié)而形成成品螺栓工件(如圖1所示)，使的加工而成的Nb521材料螺栓在1600°C高溫下能夠正常工作，解決了Nb521材料螺栓耐高溫、抗氧化的問題。
[0034]盡管通過以上實施例對本發(fā)明進(jìn)行了揭示，但是本發(fā)明的范圍并不局限于此，在不偏離本發(fā)明構(gòu)思的條件下，以上各構(gòu)件可用所屬技術(shù)領(lǐng)域人員了解的相似或等同元件來替換。
【主權(quán)項】
1.一種Nb521材料螺栓的加工工藝，其特征在于，其包括以下步驟: 51、將Nb521材料進(jìn)行外形加工得到半成品鐓制坯料； 52、對半成品鐓制坯料進(jìn)行表面潤滑處理，并鐓制成形，得到半成品螺栓工件； 53、根據(jù)螺栓工件的加工尺寸進(jìn)行外形加工而得到螺栓工件； 54、對螺栓工件進(jìn)行表面處理而得到成品螺栓工件。2.如權(quán)利要求1所述的Nb521材料螺栓的加工工藝，其特征在于，步驟S2中，所述表面潤滑處理是指對半成品鐓制坯料進(jìn)行磷皂化處理。3.如權(quán)利要求2所述的Nb521材料螺栓的加工工藝，其特征在于，對半成品鐓制坯料進(jìn)行磷皂化處理后，再使用混合潤滑劑進(jìn)行潤滑，最后鐓制成型而得到半成品螺栓工件。4.如權(quán)利要求1所述的Nb521材料螺栓的加工工藝，其特征在于，步驟S4中，對螺栓工件進(jìn)行表面處理是指將Mo、S1、W材料粉末噴涂到螺栓工件表面掛漿進(jìn)行激光束熔結(jié)。5.如權(quán)利要求3所述的Nb521材料螺栓的加工工藝，其特征在于，所述混合潤滑劑由導(dǎo)軌油和干膜潤滑劑攪拌均勻配置而成。6.如權(quán)利要求1所述的Nb521材料螺栓的加工工藝，其特征在于，所述半成品鐓制坯料由棒形的Nb521材料經(jīng)數(shù)控車床車削加工和無心磨床磨削加工而成。7.如權(quán)利要求3所述的Nb521材料螺栓的加工工藝，其特征在于，步驟S3中，所述螺栓工件由步驟S2得到的半成品螺栓工件經(jīng)過車削外形加工、無心磨精密加工、半成品螺栓工件的螺桿部滾壓外螺紋及頭下R加工及螺栓頭部鉆制保險孔加工而形成。8.如權(quán)利要求7所述的Nb521材料螺栓的加工工藝，其特征在于，所述螺栓工件在進(jìn)行表面處理前對螺栓工件進(jìn)行鉆孔和熒光滲透探傷。
【專利摘要】一種Nb521材料螺栓的加工工藝，其特征在于，其包括以下步驟：S1、將Nb521材料進(jìn)行外形加工得到半成品鐓制坯料；S2、對半成品鐓制坯料進(jìn)行表面潤滑處理，并鐓制成形，得到半成品螺栓工件；S3、根據(jù)螺栓工件的加工尺寸進(jìn)行外形加工而得到螺栓工件；S4、對螺栓工件進(jìn)行表面處理而得到成品螺栓工件。本發(fā)明通過磷皂化處理和導(dǎo)軌油加干膜潤滑劑進(jìn)行潤滑解決了Nb521材料螺栓冷鐓成形容易發(fā)熱、易粘結(jié)模具、易拉傷模具型腔等加工成型難的問題。本發(fā)明通過將Mo、Si、W等材料粉末噴涂到螺栓表面掛漿后進(jìn)行激光束熔結(jié)，使得Nb521材料螺栓在1600℃高溫下能夠正常工作，解決了Nb521材料螺栓耐高溫、抗氧化的問題。通過本發(fā)明工藝加工而成的Nb521材料螺栓具有耐高溫、抗氧化、耐疲勞等特性，其可廣泛應(yīng)用于超高溫工作環(huán)境的緊固件領(lǐng)域。
【IPC分類】B23P15/00
【公開號】CN104999233
【申請?zhí)枴緾N201510492724
【發(fā)明人】王乃文, 韓應(yīng)付, 黃細(xì)紅, 石志飛
【申請人】深圳亞太航空技術(shù)有限公司
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年8月12日