CN117001267B - 一种工件翻新修复工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及机械加工的领域，具体公开一种工件翻新修复工艺，一种工件翻新修复工艺包括以下步骤：S1、粗铣：对钛合金工件被腐蚀的区域进行粗铣加工，去除被腐蚀的区域；S2、焊接：在粗铣后的区域进行焊接；S3、铣切：按照图纸要求，对焊接好的区域进行铣切；S4、去毛刺：对进行铣切的区域进行毛刺去除；S5、精磨：对去毛刺后的区域进行精磨加工；S6、喷砂：对精磨加工区域以外的其他区域进行喷砂处理；本申请的工件翻新修复工艺，通过对钛合金工件腐蚀的区域进行粗铣加工，后进行焊接并重新进行铣切、去毛刺、精磨和喷砂，对腐蚀损坏的工件进行翻新修复，使得工件可以进行循环使用，提高工件的利用率，节约成本的同时节约资源。

Description

一种工件翻新修复工艺

技术领域

本申请涉及机械加工的领域，更具体地说，它涉及一种工件翻新修复工艺。

背景技术

线路板在镀铜工艺中，需要使用夹具工件对线路板进行夹持，以使得线路板镀铜工艺稳定进行。

一般使用的镀铜液中含有硫酸和氯离子等具有强腐蚀性的物质，在长期的使用过程中，容易对夹具工件产生腐蚀，使得夹具工件损坏，日常在生产过程中使用的夹具工件数量多且需要根据加工线路板的规格尺寸进行定制，材质一般为钛合金，制作成本较高，腐蚀损坏的夹具工件不能再进行二次使用，需要进行报废后再重新定制新的夹具，使得生产成本增加，且容易产生资源浪费。

发明内容

为了解决夹具工件在使用过程中由于腐蚀损坏，不能进行二次使用，使得生产成本增加且容易产生资源浪费的问题，本申请提供一种工件翻新修复工艺。

本申请提供一种工件翻新修复工艺，采用如下的技术方案：

一种工件翻新修复工艺，包括以下步骤：

S1、粗铣：对钛合金工件被腐蚀的区域进行粗铣加工，去除被腐蚀的区域；

S2、焊接：在粗铣后的区域进行焊接；

S3、铣切：按照图纸要求，对焊接好的区域进行铣切；

S4、去毛刺：对进行铣切的区域进行毛刺去除；

S5、精磨：按照图纸要求，对去毛刺后的区域进行精磨加工；

S6、喷砂：对精磨加工区域以外的其他区域进行喷砂处理，完成翻新修复。

通过采用上述技术方案，首先对钛合金工件腐蚀的区域进行粗铣加工，将腐蚀的区域进行铣切去除掉，露出未被腐蚀的区域，后在露出的未被腐蚀的区域进行焊接，以将原本腐蚀的区域进行焊接补齐，后再按照图纸的尺寸对焊接的区域进行铣切，铣切出钛合金工件原本的规格和形状，再而对铣切的区域进行去毛刺处理，后进行精磨，使得钛合金工件重新修复的区域具有较好的平整度和光洁度，最后对钛合金工件除重新修复以外的区域进行喷砂处理，以对钛合金工件进行进一步防护，使得整个钛合金工件的表面具有较好的平整度和牢固度，使用时不易损坏，从而完成钛合金工件的翻新和修复，本申请的工件翻新修复工艺主要针对钛合金工件进行翻新修复，翻新修复后的钛合金工件质量好，表面均匀无瑕疵，无气泡和裂纹，解决了传统的钛合金工件损坏后无法进行二次使用的问题，节约生产成本的同时，节约资源。

优选的，所述S2步骤中，焊接时，先从一端往中心位置进行焊接，焊接后焊枪对准焊接位置喷保护气进行冷却，再从另一端往中心位置进行焊接并与前面焊接位置接合，后焊枪对准焊接位置喷保护气进行冷却。

通过采用上述技术方案，通常焊接时采用从中间向两端进行焊接的方式，这是因为焊接的过程中，产生的热量容易聚集，中间焊接的位置容易出现应力过于集中而发生变形的情况，进而容易使得焊接的位置产生裂纹或者气泡，从中间向两边进行焊接会降低这种情况的出现，然而从中间往两边的焊接方式容易出现焊接中部与两边焊接区域焊接不均匀的情况；因此本申请中采用从两端向中间进行焊接的焊接方法，焊接处具有较好的焊接均匀性，在一端焊接完成后，焊枪喷出保护气对焊接位置进行冷却，冷却的同时通过保护气隔绝焊接位置的氧气，使得焊接位置进行稳定凝固，冷却后的焊接位置热量降低，后再对另一端进行焊接，使得两端的焊接位置在中心位置稳定接合，焊接完成后再使得焊枪喷出保护气对焊接位置进行冷却，以此克服了焊接过程中中间位置容易出现变形的问题，并减少出现气泡和裂纹的问题，还使得焊接的区域具有较好的焊接均匀性。

优选的，所述S2步骤中，焊接时使用的焊接条为钛焊丝，焊接电流为45A，保护气为氩气，冷却时间为10-20s。

通过采用上述技术方案，使用焊枪熔融钛焊丝对粗铣加工的区域进行焊接，在较优的电流下使得熔融的钛焊丝稳定地焊接，使用氩气作为保护气，这是因为氩气为惰性气体，可以在焊接过程中提供惰性气体环境，使得焊接的位置稳定凝固的同时，减少熔融的钛焊丝与空气接触而出现氧化的情况，提升焊接稳定性，将冷却的时间控制在较优的范围内，使得焊接的区域稳定地凝固。

优选的，所述S3中的铣切步骤包括平面铣切、斜面铣切、高度铣切、倒角铣切和台阶铣切中的至少一种。

通过采用上述技术方案，使用上述铣切步骤中的铣切方式对焊接的区域进行铣切，铣切形成翻新修复的钛合金工件的规格和形状的雏形。

优选的，所述S6步骤中使用100#玻璃珠，在气压为0.5-0.7MPa的条件下进行喷砂。

通过采用上述技术方案，以较优粒径的玻璃珠在较优的压力进行喷砂，制得的翻新修复的钛合金工件的表面具有较好的平整性和牢固性，不会产生斑点和瑕疵。

优选的，所述S1步骤和所述S2步骤之间还包括酸洗步骤，所述酸洗步骤具体为使用酸洗剂在温度为20-35℃的温度条件下进行对粗铣加工的区域进行浸泡清洗，浸泡时间为20-3 0min。

通过采用上述技术方案，粗铣加工后的钛合金工件的区域粗糙均匀性较低，不利于焊接，因此需要使用酸洗剂在较优的温度和时间条件下进行表面酸洗处理，以提升表面粗糙均匀性，进而提升焊接的结合稳定性。

优选的，所述酸洗剂由以下重量百分比的组份制得：

所述金属氟化物为氟化钾和/或氟化钠。

通过采用上述技术方案，制得的酸洗剂具有较好的均匀腐蚀性，进而提升焊接的结合稳定性，降低焊接时容易出现气泡和裂纹的情况。

其中，氟钛酸在水中能够均匀稳定的电离出氟离子和氢离子，与盐酸在水中电离出来的氯离子形成协同作用，在硝酸的氧化作用下，稳定地对钛合金工件进行粗铣加工的区域进行均匀腐蚀，金属氟化物具有稳定的腐蚀效果，与氟钛酸产生较好的协同作用，进一步提升腐蚀的稳定性，聚丙烯酸钠具有具有较好的分散和抗沉积的作用，能够稳定地在酸洗剂中共存且发挥较好的分散和抗沉积的作用，油胺聚氧乙烯(2)醚具有较好的增粘、分散和缓蚀的性能，能够与聚丙烯酸钠产生较好的协同作用，提升制得的酸洗剂的分散性和延展性，降低酸洗剂容易局部渗透而产生局部腐蚀的情况，进而使得酸洗剂能够均匀地对钛合金工件的粗铣加工的区域表面进行稳定均匀且缓慢地腐蚀，进一步提升粗糙均匀性，使得粗铣加工的区域易于焊接，提升焊接的结合稳定性，提升翻新修复的钛合金工件的质量。

优选的，所述聚丙烯酸钠和油胺聚氧乙烯(2)醚的质量比为1:(0.6-0.8)。

通过采用上述技术方案，较优比例的聚丙烯酸钠和油胺聚氧乙烯(2)醚进行复配，使得制得的酸洗剂在具有较好的粘性的同时，还具有较好的缓蚀性、分散性和延展性，进一步提升酸洗剂的腐蚀均匀性，进而提升焊接的结合稳定性，提升翻新修复的钛合金工件的质量，当油胺聚氧乙烯(2)醚的含量过多时，对钛合金工件的腐蚀效率会降低，使得焊接的结合稳定性降低。

优选的，所述酸洗剂由以下步骤制得：

将金属氟化物加入水中进行溶解，溶解后加入油胺聚氧乙烯(2)醚进行搅拌，后加入盐酸、硝酸和氟钛酸进行混合搅拌，最后加入聚丙烯酸钠进行混合搅拌，制得酸洗剂。

通过采用上述技术方案，制得性能稳定且具有较优的粘稠度和分散延展性的酸洗剂。

优选的，所述酸洗步骤后，还包括清洗步骤和水洗干燥步骤，所述清洗步骤中使用的清洗剂由30-60wt％乙醇、3-5wt％碳酸钠和余量水组成，所述干燥步骤的干燥温度为60-80℃。

通过采用上述技术方案，对进行酸洗后的钛合金工件的区域进行清洗，以将酸洗剂清洗干净，后进行水洗干燥，使得钛合金工件表面的洁净度提升，进一步提升焊接时的结合稳定性。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、本申请一种工件翻新修复工艺,首先对钛合金工件被腐蚀的区域进行粗铣加工，将被腐蚀的区域去除，后在粗铣加工的区域进行焊接，形成新的钛合金焊接区域，后按照图纸的要求对形成的新的钛合金焊接区域进行铣切，再对铣切的区域进行去毛刺和精磨，并对除加工区域以外的其他区域进行喷砂处理，从而实现钛合金工件的翻新修复，翻新修复的钛合金工件表面具有较好的光洁度和平整度，无斑点和瑕疵，无气泡和裂纹，解决了传统的钛合金工件损坏后无法进行二次使用的问题，节约生产成本的同时，节约资源。

2、通过使用从两端向中间进行焊接的焊接工艺，提升焊接的稳定性和均匀性，减少气泡和裂纹的出现，进一步提升使用本申请的工件翻新修复工艺制得的钛合金工件的质量。

3、通过使用由氟钛酸、硝酸、盐酸、金属氟化物、聚丙烯酸钠、油胺聚氧乙烯(2)醚和水制得的酸洗剂对粗铣加工后的钛合金工件的区域进行清洗，使得钛合金工件的粗铣加工的区域具有均匀粗糙的腐蚀面，提升焊接的结合稳定性，进一步减少气泡和裂纹的出现。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

以下为本申请中使用的部分原料和设备的参数和来源，本申请的制备例和实施例中的原料和设备均可以通过市售获得：

原料：

1、氟钛酸：工业级，含量50-55％；

2、聚丙烯酸钠：陶氏化学，445N；

3、油胺聚氧乙烯(2)醚：淡黄色透明液体，含量97-99％；

4、聚丙烯酰胺：非离子型，分子量400-500万。

工艺对应的设备列表：

酸洗剂的制备例

制备例1

酸洗剂由以下步骤制得：

将0.01kg氟化钠作为金属氟化物加入48.67kg水中进行溶解，溶解后加入0.02kg油胺聚氧乙烯(2)醚进行搅拌，后加入0.025kg盐酸、0.25kg硝酸和1kg氟钛酸进行混合搅拌，最后加入0.025kg聚丙烯酸钠进行混合搅拌，制得酸洗剂。

制备例2-3

制备例2-3与制备例1的区别在于，原料的用量和混合条件不同，具体参见下表1。

表1制备例1-3的原料用量和混合条件表

制备例4

制备例4公开一种酸洗剂，与制备例2的区别在于，制备例4中的聚丙烯酸钠的用量为0.075kg，油胺聚氧乙烯(2)醚的用量为0.045kg，水的用量为48.67kg，其他与制备例2相同。

制备对比例1

制备对比例1中公开一种酸洗剂，与制备例2的区别在于，聚丙烯酸纳、油胺聚氧乙烯(2)醚和盐酸均等量替换为水，其他与制备例2相同。

清洗剂的制备例

制备例5

制备例5公开一种清洗剂，由以下步骤制得：

将2.5kg碳酸钠加入至32.5kg水中进行搅拌溶解，后加入15kg95％vol乙醇混合均匀后制得清洗剂。

制备例5与制备例6的区别在于，原料的用量不同，具体参见下表2。

表2制备例5-6的原料用量表

实施例

实施例1

实施例1公开一种工件翻新修复工艺，包括以下步骤：

S1、粗铣：使用台虎钳将钛合金工件进行装夹，后在铣床安装规格为φ16mm四刃的粗铣刀对钛合金工件的被腐蚀的区域进行粗铣加工，控制铣床的主轴转速为500r/min，进给量为0.25mm/r，去除被腐蚀区域，粗铣加工过程中不使用冷却液；本实施例1中使用的钛合金工件为钛合金夹具；

S2、焊接：使用钛合金专用夹具FIX-TI-01夹持钛合金工件并放置于于焊接平台FIX-GEN-01上，后使用LINCOLN PRECISION TIG 275焊机并使用φ2mm的钛焊丝，调节焊接电流为45A，对S1步骤中粗铣加工的区域进行焊接，焊接时，先从一端焊至中心位置后，焊枪气体对准焊接部分喷出氩气作为保护气，对焊接的位置冷却15s，再从另一端焊接至中心位置并与前面焊接的位置进行接合，后继续使用氩气作为保护气冷却15s,完成焊接；

S3、铣切：(1)平面铣切：使用台虎钳将钛合金工件进行夹持，后在铣床安装规格为φ16mm四刃的粗铣刀，按照图纸的尺寸，对钛合金工件焊接的区域进行粗铣加工，控制铣床的主轴转速为500r/min，进给量为0.2mm/r，后使用φ10mm四刃的精铣刀对钛合金工件粗铣加工的区域进行精铣加工，控制铣床的主轴转速为1200r/min，进给量为0.15mm/r；(2)高度铣切：使用小批士将钛合金工件进行夹持，后在铣床安装规格为φ16mm四刃的粗铣刀，按照图纸的尺寸，对钛合金工件焊接的区域进行粗铣加工，控制铣床的主轴转速为500r/min，进给量为0.2mm/r，后使用φ10mm四刃的精铣刀对钛合金工件粗铣加工的区域进行精铣加工，控制铣床的主轴转速为1200r/min，进给量为0.15mm/r；(3)倒角铣切：使用台虎钳将钛合金工件进行夹持，后在铣床安装规格为φ16mm四刃的粗铣刀，按照图纸的尺寸，对钛合金工件焊接的区域进行粗铣加工，加工两侧边倒角为45°，控制铣床的主轴转速为500r/min，进给量为0.2mm/r，后使用φ10mm四刃的精铣刀对钛合金工件粗铣加工的区域进行精铣加工，控制铣床的主轴转速为1000r/min，进给量为0.15mm/r；(4)台阶铣切：使用台虎钳将钛合金工件进行夹持，后在铣床安装规格为φ20mmT型刀，按照图纸的尺寸，对钛合金工件焊接的区域进行铣切，控制铣床的主轴转速为500r/min，进给量为0.15mm/r，铣切出台阶。

S4、去毛刺：使用金刚石小锉刀去除铣切区域的所有毛刺；

S5、精磨：使用铣床和精密小批士对钛合金工件进行夹持，按照图纸的要求尺寸，使用碟形砂轮进行精磨；

S6、喷砂：精磨完成后对除了翻新修复区域以外的其他区域使用喷砂机，喷砂机使用100#玻璃珠，控制喷砂压力为0.6MPa的条件下进行喷砂；

S6、检验：喷砂后检测翻新修复后的钛合金工件的外观，观察钛合金工件整体是否有斑点和划痕，焊接的位置是否有气泡、裂纹等，检测合格后进行包装、出货。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于，S2步骤中的焊接电流为50A，冷却时间为20s，S5步骤中的喷砂的压力为0.7MPa，其他与实施例1相同。

实施例3

实施例3与实施例1的区别在于，实施例3中的一种工件翻新修复工艺在粗铣步骤和焊接步骤之间还包括酸洗步骤、清洗步骤和干燥步骤，具体地，将钛合金工件经过粗铣加工的区域放置于制备例1制得的酸洗剂中，控制温度为20℃，浸泡30min后，放置于制备例5中制得的清洗剂中进行清洗，清洗后进行水洗，并放置于60℃的烘箱中进行烘干，后进行焊接，其他与实施例1相同。

实施例4-5

实施例4-5与实施例3的区别在于，酸洗步骤、清洗步骤和干燥步骤的参数和条件不同，具体参见下表4。

表4实施例3-5的酸洗步骤、清洗步骤和干燥步骤的参数和条件表

实施例6

实施例6与实施例3的区别在于，酸洗步骤中的酸洗剂的来源不同，实施例6中的酸洗剂来源于制备例4，其他与实施例3相同。

实施例7

实施例7与实施例3的区别在于，酸洗步骤中的酸洗剂的来源不同，实施例7中的酸洗剂来源于制备对比例1，其他与实施例3相同。

实施例8

实施例8与实施例3的区别在于，酸洗步骤中使用的酸洗剂中将油胺聚氧乙烯(2)醚等量替换为聚丙烯酰胺，其他与实施例3相同。

实施例9

实施例9与实施例1的区别在于，焊接方式不同，实施例9中焊接时，先从中间位置往一端进行焊接，焊接后将焊枪对准焊接位置喷保护气进行冷却，再从中间位置往另一端进行焊接，焊接完成后再将焊枪对准焊接位置喷保护气进行冷却，完成焊接，其他与实施例1相同。

对比例

对比例1

对比例1与实施例1的区别在于，不对钛合金工件被腐蚀的区域进行粗铣加工，直接对钛合金工件进行酸洗、清洗和干燥后进行焊接，其他与实施例3相同。

性能检测试验

以下对使用实施例1-9和对比例1中的工件翻新修复工艺制得的钛合金工件进行性能测试：将钛合金工件放置于电子显微镜下，调节放大倍数为5X,观察焊接区域是否有气泡和裂纹，观察并记录检测结果。

以下为本申请的实施例1-9和对比例1的工件翻新修复工艺制得的钛合金工件的测试结果，具体参见下表5。

表5实施例1-9和对比例1的钛合金工件的气泡和裂纹测试表

结合实施例1-8并结合表5可以看出，本申请的工件翻新修复工艺制得的钛合金工件的质量较好，表面无气泡和裂纹，实施例7中未使用本申请方案中的酸洗剂进行酸洗处理，制得的钛合金工件的表面有轻微气泡，这是因为钛合金工件表面的粗糙均匀性较低，降低了焊接的结合稳定性，实施例8中将油胺聚氧乙烯(2)醚等量替换为聚丙烯酰胺，制得的酸洗剂的分散延展性降低，焊接时焊接表面具有轻微气泡。

结合实施例1-5和实施例9并结合表5可以看出，本申请的工件翻新修复工艺制得的钛合金工件的质量较好，表面无气泡和裂纹，实施例9中在焊接时采用从中间位置向两端焊接的焊接方式，焊接制得的钛合金工件的表面具有气泡，且还有裂纹的存在，降低了钛合金工件的质量。

结合实施例1-9和对比例1并结合表5可以看出，首先对钛合金工件腐蚀的区域进行粗铣加工后再进行焊接，翻新修复后的钛合金工件表面的气泡较少，对比例1中未进行粗铣加工直接对钛合金工件进行焊接，翻新修复后的钛合金工件表面具有大量的气泡，且还有轻微的裂纹。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种工件翻新修复工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、粗铣：对钛合金工件被腐蚀的区域进行粗铣加工，去除被腐蚀的区域；

S2、焊接：在粗铣后的区域进行焊接；

S3、铣切：按照图纸要求，对焊接好的区域进行铣切；

S4、去毛刺：对进行铣切的区域进行毛刺去除；

S5、精磨：按照图纸要求，对去毛刺后的区域进行精磨加工；

S6、喷砂：对精磨加工区域以外的其他区域进行喷砂处理，完成翻新修复；

所述S1步骤和所述S2步骤之间还包括酸洗步骤，具体是使用酸洗剂对粗铣加工的区域进行浸泡清洗，所述酸洗剂由以下重量百分比的组份制得：

氟钛酸 0.8-2%

硝酸 0.5-1.5%

盐酸 0.05-0.1%

金属氟化物 0.02-0.1%

聚丙烯酸钠 0.05-0.15%

油胺聚氧乙烯（2）醚 0.04-0.12%

水 余量；

所述金属氟化物为氟化钾和/或氟化钠。

2.根据权利要求1所述的一种工件翻新修复工艺，其特征在于：所述S2步骤中，焊接时，先从一端往中心位置进行焊接，焊接后焊枪对准焊接位置喷保护气进行冷却，再从另一端往中心位置进行焊接并与前面焊接位置接合，后焊枪对准焊接位置喷保护气进行冷却。

3.根据权利要求2所述的一种工件翻新修复工艺，其特征在于：所述S2步骤中，焊接时使用的焊接条为钛焊丝，焊接电流为45A，保护气为氩气，冷却时间为10-20s。

4.根据权利要求1所述的一种工件翻新修复工艺，其特征在于：所述S3中的铣切步骤包括平面铣切、斜面铣切、高度铣切、倒角铣切和台阶铣切中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种工件翻新修复工艺，其特征在于：所述S6步骤中使用100#玻璃珠，在气压为0.5-0.7MPa的条件下进行喷砂。

6.根据权利要求1所述的一种工件翻新修复工艺，其特征在于：所述酸洗步骤的浸泡温度为20-35℃，浸泡时间为20-30min。

7.根据权利要求1所述的一种工件翻新修复工艺，其特征在于：所述聚丙烯酸钠和油胺聚氧乙烯（2）醚的质量比为1:（0.6-0.8）。

8.根据权利要求1所述的一种工件翻新修复工艺，其特征在于：所述酸洗剂由以下步骤制得：

将金属氟化物加入水中进行溶解，溶解后加入油胺聚氧乙烯（2）醚进行搅拌，后加入盐酸、硝酸和氟钛酸进行混合搅拌，最后加入聚丙烯酸钠进行混合搅拌，制得酸洗剂。

9.根据权利要求1所述的一种工件翻新修复工艺，其特征在于：所述酸洗步骤后，还包括清洗步骤和水洗干燥步骤，所述清洗步骤中使用的清洗剂由30-60wt%的95% vol乙醇、3-5 wt%碳酸钠和余量水组成，所述干燥步骤的干燥温度为60-80℃。