一种钼合金坯料的机械加工方法与流程

1.本发明属于靶材加工领域，涉及一种钼合金坯料的机械加工方法，尤其涉及一种冷等静压后钼合金坯料的机械加工方法。


背景技术：

2.钼是一种具有高沸点及高熔点的难熔金属，主要用于钢铁工业，其中的大部分是以工业氧化钼压块后直接用于炼钢或铸铁，少部分熔炼成钼铁，后再用于炼钢。在不锈钢中加入钼，能改善钢的耐腐蚀性：在铸铁中加入钼，能提高铁的强度和耐磨性能。
3.目前，低合金钢中的钼含量不大于1％，但这方面的消费却占钼总消费量的50％左右；而含钼18％的镍基超合金由于具有熔点高、密度低和热胀系数小等特性，被广泛用于制造航空和航天的各种高温部件。
4.现有技术制作的钼靶材硬度高、脆性大，易产生加工硬化，加工时特别容易在工件边缘发生崩裂现象。在2000年4月出版的《中国钼业》第24卷第2期第52～53页中《钼及其合金的切削加工》一文中，作者仅是粗略讨论了钼及其合金的加工特点，并未给出具体的加工方案。目前对于钼靶材的机械加工还没有成熟的方法，在加工过程中常发生钼材料的开裂，甚至崩裂的问题。
5.cn 102059582a公开了一种钼靶材的加工方法，所述加工方法如下所述：提供钼靶材：提供冷却介质，所述冷却介质包括乳化液和水：在切削加工的过程中，将所述冷却介质均匀地喷射于被加工的钼靶材表面和加工刀具表面；所述加工刀具转速为2500～3000转/分钟，进给量为小于等于0.2毫米/次，进给速度为300～350毫米/分钟。该专利提供的加工方法解决了加工过程中出现的裂缝或者崩裂的问题，但是并没有解决加工过程中合金层产生的问题。
6.钼合金属于较难加工材料，加工参数过快会，铣削加工过程会出现火花导致热等静压后材料成分异常；刀具不合适会导致铣削后表面产生合金层，造成热等静压后材料内部组织异常；通过对刀片及机加工参数的优化，烧结后达到材料性能要求。
7.综上所述，针对钼合金靶材有必要提供一种加工工艺，以改善钼合金坯料表面质量，解决热等静压后材料性能的异常现象。


技术实现要素：

8.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种钼合金坯料的机械加工方法。所述钼合金坯料的机械加工方法通过选用特定的刀具以及铣削参数，可以避免铣削后钼合金坯料表面产生合金层，造成热等静压后材料内部组织异常。
9.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
10.本发明提供了一种钼合金坯料的机械加工方法，所述钼合金坯料的机械加工方法包括：
11.提供钼合金坯料；
12.采用加工刀具对所述钼合金坯料的表面进行铣削；
13.所述加工刀具包括牌号为1010材质刀片或钨钢立铣刀。
14.本发明通过选用特定的刀具以及铣削参数，可以避免铣削后钼合金坯料表面产生合金层，造成热等静压后材料内部组织异常。
15.本发明所述刀具中不包含有金属钛，钛属于活泼金属，切割过程中因刀具切削角度不合适会使靶坯表面产生合金层，导致合金层表面材料难切削、加工材料发热严重、材料边缘严重崩角、材料粘刀、合金层难以去除等问题。
16.优选地，所述加工刀具的表面设置有涂层。
17.优选地，所述涂层包括pvd涂层、tialn涂层、tin涂层或tialn tin涂层中的任意一种。
18.本发明所述涂层可以提高刀具硬度并具有较高的氧化温度，提高刀具的使用寿命。
19.优选地，所述钨钢立铣刀为钨钢四刃立铣刀。
20.优选地，所述加工刀具的前角范围为15～25
°
，例如可以是15
°
、16
°
、17
°
、18
°
、19
°
、20
°
、21
°
、22
°
、23
°
、24
°
或25
°
，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
21.优选地，所述铣削的方式为往复切削。
22.优选地，所述往复切削的切削速度为88～95m/min，例如可以是88m/min、89m/min、90m/min、91m/min、92m/min、93m/min、94m/min或95m/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
23.本发明所述往复切削的切削速度为88～95m/min，切削速度过快会导致刀具磨损加快、材料加工发热导致合金层的出现，过慢则会导致所述钼合金坯料崩裂，表面刀纹严重。
24.优选地，所述往复切削的进给量为500～2000mm/min，例如可以是500mm/min、800mm/min、1000mm/min、1200mm/min、1400mm/min、1600mm/min、1800mm/min或2000mm/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
25.本发明所述进给量为500～2000mm/min，进给量过快会导致所述钼合金坯料表面刀纹严重，影响后续加工，过慢则会导致加工部位受力过大而崩裂。
26.优选地，所述往复切削的吃刀量为0.5～2mm，例如可以是0.5mm、0.8mm、1mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm或2mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
27.本发明所述吃刀量为0.5～2mm，吃刀量过大会导致切削过程中发热严重产生合金层及崩角情况，过小则会导致加工过程中扬尘严重，加工效率低。
28.本发明通过对机械加工过程中加工参数的优化，使得加工后的钼合金坯料烧结后可以达到材料性能要求。
29.本发明所述往复切削过程中伴随有除尘过程。
30.优选地，所述钼合金坯料的制备方法包括：
31.将钼粉投入橡胶胶胶套中，而后进行冷等静压得到所述钼合金坯料。
32.优选地，所述冷等静压的压力为150～300mpa，例如可以是150mpa、160mpa、
180mpa、200mpa、220mpa、240mpa、260mpa、280mpa或300mpa，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
33.优选地，所述冷等静压的时间为5～15min，例如可以是5min、6min、7min、8min、9min、10min、11min、12min、13min、14min或15min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
34.作为本发明的优选技术方案，本发明提供的钼合金坯料的机械加工方法包括：
35.(1)将钼粉投入橡胶胶胶套中，而后在150～300mpa的压力进行冷等静压5～15min得到钼合金坯料；
36.(2)采用前角范围为15～25
°
的加工刀具对步骤(1)所得钼合金坯料进行往复切削；
37.其中，所述往复切削的切削速度为88～95m/min，进给量为500～2000mm/min，吃刀量为0.5～2mm。
38.本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
39.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
40.(1)本发明所述钼合金坯料的机械加工方法通过选用特定的刀具可以避免铣削后钼合金坯料表面产生合金层，造成热等静压后材料内部组织异常；
41.(2)本发明所述钼合金坯料的机械加工方法通过对机械加工过程中加工参数的优化，使得加工后的钼合金坯料烧结后可以达到材料性能要求；
42.(3)采用本发明提供的钼合金坯料的机械加工方法得到的产品表面光洁无刀痕，无合金层，加工表面平整。
具体实施方式
43.下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
44.实施例1
45.本实施例提供了一种钼合金坯料的机械加工方法，所述钼合金坯料的机械加工方法包括：
46.(1)将钼粉投入橡胶胶胶套中，而后在200mpa的压力进行冷等静压10min得到钼合金坯料；
47.(2)采用前角范围为20
°
的加工刀具对步骤(1)所得钼合金坯料进行往复切削；
48.所述加工刀具为表面设置有pvd涂层的牌号为1010材质刀片；
49.其中，所述往复切削的切削速度为90m/min，进给量为1500mm/min，吃刀量为1.2mm。
50.采用本实施例提供的钼合金坯料的机械加工方法得到的钼合金坯料可以满足外观要求，工件表面光洁无刀痕，无合金层，加工表面平整；
51.使用50倍显微镜观察工件，工件边缘轮廓非常清晰，没有微崩边状况的发生，加工质量良好；
52.此外，在铣削后表面没有产生合金层。
53.实施例2
54.本实施例提供了一种钼合金坯料的机械加工方法，所述钼合金坯料的机械加工方法包括：
55.(1)将钼粉投入橡胶胶胶套中，而后在150mpa的压力进行冷等静压15min得到钼合金坯料；
56.(2)采用前角范围为15
°
的加工刀具对步骤(1)所得钼合金坯料进行往复切削；
57.所述加工刀具为表面设置有tialn涂层的牌号为1010材质刀片；
58.其中，所述往复切削的切削速度为88m/min，进给量为500mm/min，吃刀量为0.5mm。
59.采用本实施例提供的钼合金坯料的机械加工方法得到的钼合金坯料可以满足外观要求，工件表面光洁无刀痕，无合金层，加工表面平整；
60.使用50倍显微镜观察工件，工件边缘轮廓非常清晰，没有微崩边状况的发生，加工质量良好；
61.此外，在铣削后表面没有产生合金层。
62.实施例3
63.本实施例提供了一种钼合金坯料的机械加工方法，所述钼合金坯料的机械加工方法包括：
64.(1)将钼粉投入橡胶胶胶套中，而后在300mpa的压力进行冷等静压5min得到钼合金坯料；
65.(2)采用前角范围为25
°
的加工刀具对步骤(1)所得钼合金坯料进行往复切削；
66.所述加工刀具为表面设置有tialn tin涂层的牌号为1010材质刀片；
67.其中，所述往复切削的切削速度为95m/min，进给量为2000mm/min，吃刀量为2mm。
68.采用本实施例提供的钼合金坯料的机械加工方法得到的钼合金坯料可以满足外观要求，工件表面光洁无刀痕，无合金层，加工表面平整；
69.使用50倍显微镜观察工件，工件边缘轮廓非常清晰，没有微崩边状况的发生，加工质量良好；
70.此外，在铣削后表面没有产生合金层。
71.实施例4
72.本实施例提供了一种钼合金坯料的机械加工方法，所述钼合金坯料的机械加工方法包括：
73.(1)将钼粉投入橡胶胶胶套中，而后在230mpa的压力进行冷等静压12min得到钼合金坯料；
74.(2)采用前角范围为20
°
的加工刀具对步骤(1)所得钼合金坯料进行往复切削；
75.所述加工刀具为表面设置有pvd涂层的钨钢四刃立铣刀；
76.其中，所述往复切削的切削速度为62m/min，进给量为1250mm/min，吃刀量为1.5mm。
77.实施例5
78.本实施例提供了一种钼合金坯料的机械加工方法，所述钼合金坯料的机械加工方法与实施例1的区别仅在于：
79.本实施例将步骤(2)所述的切削速度更改为85mm/min。
80.本实施例所述机械加工方法中切削速度较低，导致加工过程中所述钼合金坯料崩裂，表面刀纹严重。
81.实施例6
82.本实施例提供了一种钼合金坯料的机械加工方法，所述钼合金坯料的机械加工方法与实施例1的区别仅在于：
83.本实施例将步骤(2)所述的切削速度更改为100mm/min。
84.本实施例所述机械加工方法中切削速度较高，导致刀具磨损加快，材料加工发热导致合金层出现，产生轻微火花。
85.实施例7
86.本实施例提供了一种钼合金坯料的机械加工方法，所述钼合金坯料的机械加工方法与实施例1的区别仅在于：
87.本实施例将步骤(2)所述的进给量更改为450mm/min。
88.本实施例所述机械加工方法中往复切削的进给量较低，导致加工材料边缘出现开裂崩落的情况。
89.实施例8
90.本实施例提供了一种钼合金坯料的机械加工方法，所述钼合金坯料的机械加工方法与实施例1的区别仅在于：
91.本实施例将步骤(2)所述的进给量更改为2050mm/min。
92.本实施例所述机械加工方法中往复切削的进给量较高，导致机械加工切削不充分，表面刀纹严重。
93.实施例9
94.本实施例提供了一种钼合金坯料的机械加工方法，所述钼合金坯料的机械加工方法与实施例1的区别仅在于：
95.本实施例将步骤(2)所述的吃刀量更改为0.4mm。
96.本实施例所述机械加工方法中往复切削的吃刀量较低，导致加工过程中扬尘严重，加工效率低。
97.实施例10
98.本实施例提供了一种钼合金坯料的机械加工方法，所述钼合金坯料的机械加工方法与实施例1的区别仅在于：
99.本实施例将步骤(2)所述的吃刀量更改为2.1mm。
100.本实施例所述机械加工方法中往复切削的吃刀量较高，导致切削过程中发热严重产生合金层，刀具磨损加快，边缘崩角严重。
101.对比例1
102.本对比例提供了一种钼合金坯料的机械加工方法，所述钼合金坯料的机械加工方法与实施例1的区别仅在于：
103.本对比例将步骤(2)所述的加工刀具更改为立方氮化硼刀具。
104.本对比例更改了所述机械加工方法中的加工刀具，采用立方氮化硼刀具会导致加工件表面产生刀纹，且产生细小的合金层。
105.对比例2
106.本对比例提供了一种钼合金坯料的机械加工方法，所述钼合金坯料的机械加工方法与实施例1的区别仅在于：
107.本对比例在步骤(2)所述往复切削的过程中使用冷却介质；
108.所述冷却介质包括乳液和水，所述乳液和水的比例为1:5。
109.本对比例在往复切削过程中使用冷却介质，待加工坯料像海绵一样会吸收冷却液，污染材料，导致待加工材料纯度降低，成分异常，影响最终的使用性能。
110.综上所述，本发明提供的钼合金坯料的机械加工方法通过选用特定的刀具可以避免铣削后钼合金坯料表面产生合金层，造成热等静压后材料内部组织异常；通过对机械加工过程中加工参数的优化，使得加工后的钼合金坯料烧结后可以达到材料性能要求；采用本发明提供的钼合金坯料的机械加工方法得到的产品表面光洁无刀痕，无合金层，加工表面平整。
111.申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
112.以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
113.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
114.此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。