一种避免TC4钛合金材料滚压螺纹产生折叠的加工方法

摘要

本发明提供了一种避免TC4钛合金材料滚压螺纹产生折叠的加工方法，包括以下步骤：前期准备；对螺纹线；在滚丝机上装夹产品毛坯；调整加热线圈，并确定加热长度；加热产品毛坯外圆，并快速转移进行螺纹滚压；试滚螺纹；宏观/微观检验螺纹滚压结果。本发明通过严格控制螺纹滚压过程，加热长度和螺纹滚压长度段温度、色带的一致性、均匀性，通过金相检查以判断螺纹折叠和牙底圆弧R合格，并通过机械性能试验合格，有效解决了TC4高强度钛合金螺栓螺纹在滚压成形工艺中螺纹折叠的难题，通过各个步骤的严格控制，有效保证了螺纹牙尖、牙底圆弧R要求，避免了螺纹折叠，通过抗拉试验和疲劳试验，满足了产品机械性能试验要求。

说明书

技术领域

本发明涉及钛合金螺栓加工技术领域，具体涉及一种避免TC4钛合金材料滚压螺纹产生折叠的加工方法。

背景技术

在高强度钛合金材料外螺纹的成形工艺中，传统的工艺方法是采用强制冷滚压成形的工艺方法。该螺纹成形方法常出现螺纹牙底圆弧R折叠，牙侧开裂，牙尖缺口等缺陷，导致产品螺纹强度无法满足机械性能试验要求。而现有线圈加热滚压螺纹成形工艺，采用红外线测温，在加热长度上测温点数据为单点数据，以致实际加热温度与红外线测温数据不一致，导致滚压成形后螺纹局部有过热、过烧等现象，试验后性能下降，不能满足抗拉试验及疲劳试验的要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种避免TC4钛合金材料滚压螺纹产生折叠的加工方法，该避免TC4钛合金材料滚压螺纹产生折叠的加工方法通过螺纹滚压过程中对螺纹线、加热线圈、加热长度、加热状态、牙形检查的严格控制，有效解决了TC4高强度钛合金螺栓螺纹在滚压成形工艺中螺纹折叠的难题。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种避免TC4钛合金材料滚压螺纹产生折叠的加工方法，包括以下步骤：

(1)前期准备；采用与产品相近材料且毛坯尺寸与产品尺寸相同的光轴作为对螺纹线的工具，并将光轴安装在滚丝机上的托板上；

(2)对螺纹线；调整滚丝机托板的高度，进行静止状态对螺纹线，手动旋转滚丝模使其在光轴上滚压出螺纹线，并通过投影仪检查在光轴上由两个滚轮所滚压的螺纹线是否重合，以及两个滚轮所滚压的螺纹线的前后端深度是否一致，前后端深度差不大于0.003mm；

(3)调整加热线圈的绕线间距，并确定加热长度；选择与产品毛坯外圆相近的石英管装入加热线圈内，确定加热长度L₂＝1.25L₁，并作好定位，其中L₁为滚压螺纹长度；

(4)调整合适的加热线圈位置；调整好加热线圈与滚丝机之间的距离，保证产品毛坯在加热完成后到进行滚丝的时间间距不大于3s；

(5)加热产品毛坯外圆；产品毛坯加热到300-450℃，加热时间2-5S；

(6)将加热后的产品毛坯安装在滚丝机上的托板上；

(7)试滚螺纹；启动滚丝机床试滚螺纹，螺纹滚压时间为2-4s；

(8)宏观检验螺纹滚压结果；螺纹滚压成型后，用螺纹环规检查螺纹通止合格，目测查检螺纹不能有氧化色；并通过投影仪检查螺纹牙尖圆滑、牙底螺纹线重合性，不能有折叠；

(9)微观检验螺纹滚压结果，通过宏观检查螺纹合格后送金相微观检查螺纹折叠、牙底圆弧R是否合格；

(10)若不合格，需重复步骤(4)-(7)，直至检验合格；

(11)试验，产品通过宏观、微观检查合格后滚压2-3件产品进行抗拉试验和疲劳试验，以检查产品是否满足产品机械性能要求；

(12)若不合格，需重复步骤(4)-(10)直至产品合格；

(13)试验合格后，按调试好的现有参数批量进行螺纹滚压。

所述步骤(1)中光轴长度为滚压螺纹长度L₁的3倍，直线度不大于0.01mm，圆柱度不能大于0.005mm，锥度不大于0.003mm。

所述光轴的数量不少于3件。

所述步骤(3)中的加热线圈的绕线间距调整为0.1-0.3mm。

所述步骤(4)中加热线圈与滚丝模的距离不超过1m。

所述步骤(2)中手动旋转滚丝模使其在光轴上滚压出的螺纹线深度为0.15mm。

本发明的有益效果在于：通过严格控制螺纹滚压过程，加热长度和螺纹滚压长度段温度、色带的一致性、均匀性，通过金相检查以判断螺纹折叠和牙底圆弧R合格，并通过机械性能试验合格，有效解决了TC4高强度钛合金螺栓螺纹在滚压成形工艺中螺纹折叠的难题，通过各个步骤对高强度钛合金材料螺栓控制，有效保证了螺纹牙尖、牙底圆弧R要求，避免了螺纹折叠，通过抗拉试验和疲劳试验，满足了产品机械性能试验要求。

附图说明

图1是本发明中的待加工螺栓的结构示意图。

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。

一种避免TC4钛合金材料滚压螺纹产生折叠的加工方法，为保证TC4高强度钛合金螺栓螺纹质量及机械性能试验的要求，需严格控制 螺栓螺纹滚压过程及参数，该方法包括以下步骤：

(1)前期准备；采用与产品相近材料且毛坯尺寸与产品尺寸相同的光轴作为对螺纹线的工具，并将光轴安装在滚丝机上的托板上；光轴长度为滚压螺纹长度L₁的3倍，直线度不大于0.01mm，圆柱度不能大于0.005mm，锥度不大于0.003mm；且光轴的数量不少于3件；

(2)对螺纹线；调整滚丝机托板的高度，进行静止状态对螺纹线，手动旋转滚丝模使其在光轴上滚压出螺纹线，滚压深度约为0.15mm，并通过投影仪检查在光轴上由两个滚轮所滚压的螺纹线是否重合，以及两个滚轮所滚压的螺纹线的前后端深度是否一致，前后端深度差不大于0.003mm；

(3)调整加热线圈的绕线间距，并确定加热长度；加热线圈的绕线间距调整为0.1-0.3mm；选择与产品毛坯外圆相近的石英管装入加热线圈内，确定加热长度L₂＝1.25L₁，并作好定位，其中L₁为滚压螺纹长度；

(4)调整合适的加热线圈位置；加热线圈与滚丝机的滚丝模之间的距离不超过1m，保证产品毛坯在加热完成后到进行滚丝的时间间距不大于3s；

(5)加热产品毛坯外圆；产品毛坯加热到300-450℃，加热时间2-5S；加热后，如图1所示，试验产品的滚压螺纹长度L₁成微红色，并保证该段色带一致，l段为淡红色(备注，需通过试滚螺纹，金相检测螺纹合格并试验合格后才能确定最终滚压螺纹段的颜色)；

(6)将加热后的产品毛坯安装在滚丝机上的托板上；

(7)试滚螺纹；启动滚丝机床试滚螺纹，螺纹滚压时间为2-4s；

(8)宏观检验螺纹滚压结果；螺纹滚压成型后，用螺纹环规检查螺纹通止合格，目测查检螺纹不能有氧化色；并通过投影仪检查螺纹牙尖圆滑、牙底螺纹线重合性，不能有折叠；

(9)微观检验螺纹滚压结果，通过宏观检查螺纹合格后送金相 微观检查螺纹折叠、牙底圆弧R是否合格；

(10)若不合格，需重复步骤(4)-(7)，直至检验合格；

(11)试验，产品通过宏观、微观检查合格后滚压2-3件产品进行抗拉试验和疲劳试验，以检查产品是否满足产品机械性能要求；

(12)若不合格，需重复步骤(4)-(10)直至产品合格；

(13)试验合格后，按调试好的现有参数批量进行螺纹滚压。

通过以上步骤高强度钛合金材料螺栓控制，有效保证了螺纹牙尖、牙底圆弧R要求，避免了螺纹折叠。通过抗拉试验和疲劳试验，满足了产品机械性能试验要求。

本发明提供一种避免TC4高强度钛合金螺栓螺纹在滚压成形后产生螺纹折叠、牙尖开裂的控制方法，这种方法通过严格控制螺纹滚压过程，加热长度和螺纹滚压长度段温度、色带的一致性、均匀性，通过金相检查以判断螺纹折叠和牙底圆弧R合格，并通过机械性能试验合格，有效解决了TC4高强度钛合金螺栓螺纹在滚压成形工艺中螺纹折叠的难题，达到TC4高强度钛合金螺栓高效、高性能的加工目的。

本发明所涉及TC4高强度钛合金螺栓外螺纹滚压成形后螺纹折叠控制工具及设备：对螺纹线使用的光轴、加热线圈、投影仪、金相显微镜、拉力试验机、疲劳试验机。

本发明有效控制了螺纹滚压成形后产生的螺纹折叠、牙尖开裂等质量问题，保证了产品螺纹质量，满足了机械性能试验的一致性、稳定性，达到了产品使用的可靠性要求；该控制方法加工螺纹质量合格，性能可靠、稳定，可推广运用到各种机械加工行业。