一种提高钛合金表面质量的组合式加工方法与流程

本发明涉及一种提高钛合金表面质量的组合式加工方法，属有色金属加工及应用的技术领域。

背景技术：

钛合金是一种有色金属合金，具有密度小、强度高、耐腐蚀性能优良的特点，具有很好的应用价值，常在航空、航天、机械、生物医用材料领域得到应用；但是钛合金属于难加工材料，传统的切削加工难以获得高质量的表面，使其在精密零件制造领域的应用受到了很大的局限，为了使钛合金得到更加广泛的应用，故必须改变现有的钛合金表面的加工方法。

钛合金表面的加工方法有多种形式，例如采用铣削法、砂带磨削法等，可以生产出符合形状尺寸要求的产品，但是这些方法均存在一些弊端和不足，例如铣削表面的粗糙度难以满足使用要求，砂带磨削时磨削温度高、黏附严重，表面质量达不到预期效果，需要进一步精加工，钛合金表面的加工还处于科学研究中。

技术实现要素：

发明目的

本发明的目的是针对背景技术的不足，采用深冷处理结合滚磨光整加工的组合式加工来加工钛合金，以提高加工效率，加工过程处于常温状态，对环境友好，以提高钛合金的表面质量，扩展其应用范围。

技术方案

本发明使用的化学物质材料为：钛合金块、丙酮、乙氧基化烷基硫酸钠、油酸、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、氧化铝颗粒、去离子水、液氮，其组合准备用量如下：以克、毫升为计量单位

钛合金组合式加工方式如下：

(1)制备钛合金块

①制备使用的钛合金块为矩形，尺寸为15mm×15mm×10mm，表面进行铣削加工；

②将钛合金块放入丙酮中进行超声清洗10min，超声波频率60khz，然后用吹风机将其吹干待用；

(2)钛合金块的深冷处理

①将液氮罐和深冷处理箱进行连接；

②将钛合金块放入深冷处理箱中；

③开启深冷处理箱，将深冷处理箱内部的温度降至-180℃，在此温度下保温40h，深冷处理后温度升至25℃；

(3)钛合金块的滚磨光整加工

钛合金块的滚磨光整加工是在滚磨机上进行的；

①研磨液的配置

将去离子水1000ml加入容器中；

在去离子水中加入乙氧基化烷基硫酸钠50ml±1ml、油酸50ml±1ml、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺50ml±1ml、脂肪醇聚氧乙烯醚50ml±1ml，成研磨液；

将上述溶液在电磁搅拌器上搅拌15min后备用；

②氧化铝颗粒的自磨

将氧化铝颗粒装入滚筒中；

将配置的研磨液加入到滚筒中；

设置滚磨光整设备，转数为200r/min，自磨时间20h，期间每隔1h停机冷却10min；

③钛合金块的滚磨光整加工

将经过自磨的氧化铝颗粒放入滚筒中；

将配置的研磨液加入到滚筒中；

每个滚筒放置4个经深冷处理后的钛合金块；

设置滚磨光整设备的参数，滚筒转数为130～160r/min，加工时间30min，

滚磨加工完后将钛合金块取出，去离子水清洗，冷风吹干；

(4)检测、分析、表征

对加工的钛合金块的形貌、色泽、表面粗糙度进行检测、分析、表征；

用扫描电子显微镜进行微观形貌分析；

用能谱分析仪进行成分分析；

用粗糙度仪进行表面粗糙度分析；

结论：加工后钛合金块表面呈现光亮的金属光泽，微观形貌平整，表面无残留污染物，经过深冷处理和滚磨光整加工的钛合金块的表面粗糙度可以达到ra0.08-0.16μm，提高了钛合金的表面质量。

有益效果

本发明与背景技术相比具有明显的先进性，是针对现有加工方式的不足，采用改善钛合金加工性能的方法，经深冷处理、滚磨光整加工，提高了钛合金的表面质量，既保证了钛合金的力学性能不受影响，又提高了钛合金的表面精度，改善了钛合金的整体表面质量，是先进的钛合金表面加工方法。

附图说明

图1为钛合金块的深冷处理温度与时间坐标关系图

图2为滚磨光整加工设备滚筒部分的运动状态示意图

图3为深冷处理前后钛合金块的表面粗糙度随滚磨光整加工时间的变化关系图

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步的说明：

图1所示，为钛合金块的深冷处理温度与时间坐标关系图，图中所示，钛合金块的深冷处理温度由25℃开始降温，即a点，降温至-180℃，即b点，在此温度恒温保温40h，即b-c区段，之后升温，直至深冷处理箱内部的温度回到室温25℃，即d点。

图2所示，为滚磨光整加工设备滚筒部分的运动状态示意图，料盘顺时针旋转，四个滚筒逆时针旋转，滚筒转数130～160r/min。

图3所示，为深冷处理前后钛合金块的表面粗糙度随滚磨光整加工时间的变化关系图，由图可见，经过深冷处理和滚磨光整组合加工的钛合金的表面粗糙度可以达到ra0.08-0.16μm，提高了钛合金的表面质量。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种提高钛合金表面质量的组合式加工方法，是针对传统的加工方式钛合金表面质量不高这一问题，采用深冷处理、滚磨光整加工，用于提高钛合金的表面质量，既保证了钛合金的力学性能不受影响，又降低了钛合金的表面粗糙度，改善了钛合金的整体表面质量，是十分先进的钛合金表面加工方法。

技术研发人员：李永刚;杨小妮;杨胜强;李文辉
受保护的技术使用者：太原理工大学
技术研发日：2018.12.06
技术公布日：2019.06.07