CN113319285A - 一种钨合金板材通孔的修补方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钨合金板材通孔的修补方法，该方法包括以下步骤：一、将和钨合金板材成分一致的钨合金棒材制作成与钨合金板材通孔形状相匹配的铆钉；三、将铆钉挤压至孔洞内部；四、将压制成型的粉坯放置于钨合金板材通孔铆钉之上，经过液相烧结得到产品；五、烧结完的产品进行淬火处理；六、淬火后的产品进行机加工处理，最后得到满足客户需求的产品。本发明通过制备铆钉以及钨镍铁熔点低的坯体，经过高温烧结，材料成分扩散焊接成产品，能够合理的利用现有残次品加工符合要求的成品，节约材料成本。

Description

一种钨合金板材通孔的修补方法
技术领域
本发明属于钨合金板材制造技术领域，具体涉及板材加工缺陷，填补缺陷的一种方法。
背景技术
高比重钨合金从其材料性能特性角度，主要市场应用从民用及军工应用两个方向，重点集中在兵器、航空航天、核工业及核医疗、3C移动设备方面。基于需求不同，钨合金材料及产品在不同领域发挥着不同的用途。兵器工业其市场应用主要集中于大规格、高动态力学性能、具有简单形状的结构部件，因此钨合金高密度，高强度及优良塑韧性则在高速毁伤过程中发挥着重要作用。
当前，基于军工战斗部用高性能钨合金材料、核工业及医疗行业防辐射用高屏蔽性能钨合金部件、航空航天用钨合金配重块以及3C行业用高性能钨合金部件方面的具体应用，世界范围内对钨合金材料整体的需求量大约在5000-6000吨，军工和民用各自占比约50％，目前呈现逐年上升的趋势。关于钨合金板材产品，根据客户的要求，需要加工通孔以备安装需求。但由于加工不可避免的存在缺陷，导致通孔产品的尺寸及深度有误差，产生残次品。因此，为了减小产品消耗，提升产品利用率，迫切的需要研发一种钨合金通孔填补方案，在确保产品满足使用要求的前提下，减少损耗。
发明内容
针对目前现有的钨合金板状材料，通孔的尺寸不合格造成的残次品，本发明目的之一在于提供一种修补钨合金板材通孔的方法，能够满足客户使用要求。
制作钨合金铆钉，其组成成分与待修补通孔的钨合金板材组成一致。铆钉的外径相较待修补的钨合金板材通孔直径大0.1-0.15mm；将钨合金铆钉用一定的压力如10kN-20kN，保压时间30s～180s，将铆钉压进钨合金板材通孔中；
另外制备混合粉末：将铜粉或者铁粉与钨粉、镍粉进行球磨混合，干燥、过筛得到混合粉末；所述混合粉末中钨粉的质量含量为30％～60％，镍粉的质量含量为20％～60％，铁粉或者铜粉的质量含量为10％～30％；将混合粉末模压成型，压坯外周尺寸大于通孔的直径；以使压坯底部能够在后续的步骤中，和下部的接触部件的接触面较好的接触和覆盖。
压坯放置于铆钉或通孔上，放入烧结设备进行液相烧结；将上述合体以后烧结的钨合金板材进行淬火；对钨合金板材通孔，进行机加工，得到通孔尺寸符合要求的钨合金板材。修补后的孔洞要进行OGP影像测量仪观察，是否表面有空隙；如果不合格，根据本发明方法，再次重复处理，因此产品合格率可以达到100％。
本发明的技术原理是：在钨合金板材的通孔内填补钨合金铆钉，使之紧配，由于钨合金膨胀系数很小，因此只能通过施加一定压力，而不能通过加热膨胀进行紧配。粉坯由于组成配方不同，熔点较低，在经过液相烧结后，金属流动会逐步填满铆钉周边空隙。因为铆钉和通孔配合较为紧密，经过毛细管吸力及重力的作用，将铆钉与钨合金孔洞的间隙填满，修补存在的尺寸误差，将淬火后的钨合金板材通孔进行机加工处理，得到通孔尺寸符合要求的钨合金板材。
进一步的改进是，混合粉末的球磨工艺，其球磨介质为酒精，酒精料比为10wt％-25wt％，球料比为1：1-3：1，球磨时间为10h～24h。以使混合均匀。
进一步的改进是，混合粉末中，镍粉与铁份或者铜粉的质量比为(1～6)：球磨后，干燥温度80℃，40目筛网过筛。
进一步的改进是，对钨合金棒材的通孔和或铆钉进行表面喷砂处理，喷砂时间为5min-10min。
进一步的改进是，烧结工艺采用烧结设备为推舟炉，炉内氢气气氛，设定3个温区，温度从低到高分别设置为600℃～800℃、800℃～1000℃、1000℃～1500℃，推舟速度设定为50min-120min。
进一步的改进是，淬火工艺：温度为1000℃～1200℃，保温时间3h-5h，真空度不大于1.0×10-1Pa。
进一步的改进是，对淬火后的钨合金板材进行机加工，采用铣刀对通孔表面进行加工，加工后产品表面无孔隙。
本发明通过制备铆钉以及熔点低的钨镍铁或铜坯体，经过高温液相烧结，材料成分扩散焊接成产品，填补尺寸误差，从而将现有残次品加工成符合尺寸要求的成品，节约了材料成本。
附图说明
附图1为本发明用到的钨合金板材，其中通孔需要进行打磨及喷砂；
附图2为本发明的填补通孔的钨合金铆钉；
附图3为本发明的铆钉紧配至钨合金板材，在铆钉上放置方块粉坯的组合示意图；
附图4为本发明实施例1和2的铆钉周边组织金相图。
具体实施方式
下面通过说明书附图对本发明做进一步地详细描述。
一种待修补孔洞的钨合金板材，其成分按照质量百分比，组成如下：钨90％-95％，镍1％-5％，铁0-5％，铜0-5％。其心部孔洞的最大误差达到了4mm，对上述孔洞的修补方法如下：
实施例1
如图1-3，钨合金板材通孔修补方法包括如下步骤：
步骤一，制备钨合金铆钉：钨合金铆钉2采用与待修补的钨合金板材成分一致的棒材经机加工形成圆柱形铆钉，钨合金板材铆钉尺寸相较于板材通孔直径大0.1mm；
步骤二，将钨合金板材1通孔4进行打磨喷砂，以保证铆钉和通孔接触面有一定摩擦力，喷砂时长5min；
步骤三，将步骤一得到的圆柱形铆钉用一定压力挤压进入钨合金板材通孔之中，压力一般控制在10kN-20kN；
步骤四，将低熔点的铜粉或者铁粉与钨粉、镍粉进行球磨混合；混合料配比为：钨粉质量含量为30％，镍粉的质量含量为60％，铁粉或者铜粉的质量含量为10％；球磨时，酒精料比为10wt％-25wt％，球料比为1：1-3：1，球磨时间为10h～24h。
步骤五，将混合料80℃烘干后，过40目筛，得到粉末，进行模压压制，获得方块粉坯3，一般压制力不低于80kN,保压时间30s～180s；粉坯外周尺寸大于通孔的直径；
步骤六，将钨合金粉坯块放置于板材铆钉之上，覆盖通孔直径，将钨合金板材放入推舟炉液相烧结，温度从低到高分别设置为600℃、800℃、1500℃，推舟速度设定为120min；
步骤七，将步骤六得到的板材淬火，温度1200℃，保温3h，真空度不大于1.0×10- 1Pa；
步骤八，将步骤七得到的板材进行机加工处理，同时OGP观察是否表面有孔隙，得到通孔尺寸符合要求的钨合金板材。
从图4可以看出，本发明通过制备铆钉以及钨镍铁熔点低的坯体，经过高温烧结，材料成分扩散焊接填补了通孔的尺寸误差，经过加工，获得合格产品。
实施例2
一种钨合金板材通孔修补方法，包括如下步骤：
步骤一，制备钨合金铆钉：钨合金铆钉采用与钨合金板材成分一致的棒材经机加工形成圆柱形铆钉，铆钉尺寸相较于板材通孔直径大0.15mm；
步骤二，将钨合金板材通孔进行打磨喷砂，以保证铆钉和通孔接触面有一定摩擦力，喷砂时长10min；
步骤三，将步骤一得到的圆柱形铆钉用一定压力挤压进入钨合金板材通孔之中，压力一般控制在10kN-20kN；
步骤四，将低熔点的铜粉或者铁粉与钨粉、镍粉进行湿法混合，得到混合粉末；所述混合粉末中钨粉的质量含量为40％，镍粉的质量含量为40％，铁粉或者铜粉的质量含量为20％；
步骤五，将湿法混合的钨合金材料经过烘干后，过40目筛，得到粉末，进行模压压制，一般压制力不低于80kN；压坯外周尺寸大于通孔的直径；
步骤六，将钨合金粉坯块放置于板材铆钉之上，进行推舟炉液相烧结，温度从低到高分别设置为900℃、1000℃、1500℃，推舟速度设定为65min；
步骤七，将步骤六得到的板材进行真空热处理炉进行淬火，温度1000℃，保温5h，真空度不大于1.0×10-1Pa；
步骤八：将步骤七得到的板材进行机加工处理，同时OGP观察是否表面有孔隙，得到通孔尺寸符合要求的钨合金板材。
实施例3
本实施例主要包括以下步骤：
步骤一，制备钨合金铆钉：钨合金铆钉采用与钨合金板材成分一致的棒材经机加工形成圆柱形铆钉，铆钉尺寸相较于板材通孔直径大0.15mm；
步骤二，将钨合金板材通孔进行打磨喷砂，以保证铆钉和通孔接触面有一定摩擦力，喷砂时长10min；
步骤三，将步骤一得到的圆柱形铆钉用一定压力挤压进入钨合金板材通孔之中，压力一般控制在10kN-20kN；
步骤四，将低熔点的铜粉或者铁粉与钨粉、镍粉进行湿法混合，得到混合粉末；所述混合粉末中钨粉的质量含量为60％，镍粉的质量含量为20％，铁粉或者铜粉的质量含量为20％；
步骤五，将湿法混合的钨合金材料经过烘干后，过40目筛，得到粉末，进行模压压制，一般压制力不低于80kN；压坯外周尺寸大于通孔的直径；
步骤六，将钨合金粉坯块放置于板材铆钉之上，进行推舟炉液相烧结，温度从低到高分别设置为900℃、1000℃、1500℃，推舟速度设定为65min；
步骤七，将步骤六得到的板材进行真空热处理炉进行淬火，温度1000℃，保温5h，真空度不大于1.0×10-1Pa；
步骤八：将步骤七得到的板材进行机加工处理，同时OGP观察是否表面有孔隙，得到通孔尺寸符合要求的钨合金板材。
采用本发明方法后，原残次品通孔尺寸经过这样的修补可以做到100％合格，如果有修补不充分的，或者有孔隙未能填满的可采用本发明方法再次进行修补，即可做到100％产品合格。

Claims (10)

1.一种钨合金板材通孔的修补方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、制备混合粉末：将铜粉或者铁粉与钨粉、镍粉进行球磨混合，干燥、过筛得到混合粉末；所述混合粉末中钨粉的质量含量为30％～60％，镍粉的质量含量为20％～60％，铁粉或者铜粉的质量含量为10％～30％；
步骤二、制备压坯：将步骤一的混合粉末模压成型，压坯外周尺寸大于通孔的直径；
步骤三、制备铆钉：将与待修补的钨合金板材成分一致的钨合金棒材加工成铆钉，所述铆钉的外径相较待修补的钨合金板材通孔直径大0.1-0.15mm；
步骤四、将铆钉镶嵌在待修补的钨合金板材通孔内；
步骤五、将步骤二得到的压坯放置于步骤四的铆钉或通孔上，放入烧结设备进行液相烧结；
步骤六、将步骤五中得到的钨合金板材烧结坯进行淬火处理；
步骤七、将淬火后的钨合金板材通孔进行机加工处理，使通孔尺寸符合工艺要求。
2.根据权利要求1所述的一种钨合金板材通孔的修补方法，其特征在于，步骤一中，所述球磨工艺，其球磨介质为酒精，酒精料比为10wt％-25wt％，球料比为1：1-3：1，球磨时间为10h～24h。
3.根据权利要求1所述的一种钨合金板材通孔的修补方法，其特征在于，步骤一中，所述混合粉末中镍粉与铁份或者铜粉的质量比为(1～6)：1。
4.根据权利要求1所述的一种钨合金板材通孔的修补方法，其特征在于，步骤一中，所述干燥温度80℃，40目筛网过筛。
5.根据权利要求1所述的一种钨合金板材通孔的修补方法，其特征在于，步骤二中，压制压力为80kN-200kN，保压时间30s～180s。
6.根据权利要求1所述的一种钨合金板材通孔的修补方法，其特征在于，步骤三中所述铆钉进行表面喷砂处理，喷砂时间为5min-10min。
7.根据权利要求1所述的一种钨合金板材通孔的修补方法，其特征在于，步骤四中所述铆钉用10kN-20kN的力镶嵌于钨合金板材通孔内。
8.根据权利要求1所述的一种钨合金板材通孔的修补方法，其特征在于，步骤五中，烧结设备为推舟炉，炉内氢气气氛，设定3个温区，温度从低到高分别设置为600℃～900℃、800℃～1000℃、1500℃，推舟速度设定为65-120min。
9.根据权利要求1所述的一种钨合金板材通孔的修补方法，其特征在于，步骤六中淬火工艺，温度为900℃～1200℃，保温时间1h-5h，真空度不大于1.0×10-1Pa。
10.根据权利要求1所述的一种钨合金板材通孔的修补方法，其特征在于，步骤七中所述机加工，包括加工中心铣平表面，加工后产品表面无孔隙。
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