[发明专利]一种TC16钛合金托板螺母的冷镦加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种TC16钛合金托板螺母的冷镦加工方法，属于机械加工制造技术领域；进一步属于紧固件加工技术领域。

背景技术

TC16钛合金是一种常规的钛合金紧固件的原材料，该合金属于高强度钛合金，其不仅具有较高的力学性能，同时具有优异的冷镦性能，可实现冷镦成形，能满足高效、连续、自动生产的要求。目前，小直径的螺栓、螺钉和自锁螺母均采用冷镦方法成形。

钛合金的氢处理技术是指在一定温度下对钛合金进行渗氢，当钛合金中氢含量达到规定浓度时，氢可以改变钛合金组织结构，促使其工艺性能和力学性能得到改善。对钛合金进行氢处理后，再利用真空退火除氢，保证钛合金在使用过程中不发生清脆。利用该技术降低了钛合金β相的转变温度，提高了β相的比例，从而改善了钛合金的塑性。通过氢致塑性将更有利于钛合金室温变形性能，实现钛合金的冷镦成形，因此，随着钛合金置氢处理技术的逐渐成熟，为该方法在钛合金冷镦成形方面的应用提供了可行性基础。

磁脉冲成形技术是一种利用强脉冲磁场对受电磁力作用的金属坯料进行塑性加工的高能率成形技术。在塑性加工过程中成形所需要的电磁力以脉冲的形式作用于待加工金属坯料。其作为一种绿色环保的新型加工工艺，具有成形工件精度高、成形速度快、能大幅提高材料的成形极限、模具损耗小、加工零件稳定性高、便于实现自动化生产等优势，目前已经应用于航空航天、武器制造以及其他制造加工业等领域，应用前景十分广阔。

现有技术的不足之处：

虽然TC16钛合金冷镦加工工艺可以生产部分小变形量的紧固件，但是针对托板螺母(变形量达到90％以上)这种大变形量的紧固件，现有的冷镦成形工艺无法满足变形要求，无法采用冷镦进行加工。然而在热作用下，其组织结构将发生恶化，影响其机械性能，同时热镦模具在热与循环载荷的作用下，使用寿命低，生产成本增加。

发明内容

为了解决上述的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种TC16钛合金托板螺母的冷镦加工方法。

为达到上述目的，本发明提供了一种TC16钛合金托板螺母的冷镦加工方法，该方法包括以下步骤：

a、TC16钛合金托板螺母坯料预处理

将TC16钛合金托板螺母坯料进行酸洗，得到经酸洗后的TC16钛合金托板螺母坯料，再将经酸洗后的TC16钛合金托板螺母坯料清洗干净后烘干，得到经预处理的TC16钛合金托板螺母坯料；

b、置氢处理

将所述经预处理的TC16钛合金托板螺母坯料进行置氢处理，得到经置氢处理的坯料；以所述经预处理的TC16钛合金托板螺母坯料的总重量为100％计，置氢处理过程充入氢气的量为0.6wt％-1.0wt％；

c、固溶处理

对经置氢处理的坯料进行固溶处理，再经水淬，得到经固溶处理的坯料；

d、磁脉冲冷镦加工成形

将经固溶处理的坯料进行磁脉冲冷镦加工成形，得到加工成形的坯料；

e、除氢处理

将所述加工成形的坯料进行真空退火处理，得到所述TC16钛合金托板螺母。

根据本发明所述的方法，所用的托板螺母坯料为本领域使用的常规设备，例如在本发明优选的实施方式中，该坯料为不同直径的TC16钛合金棒料。

根据本发明所述的方法，步骤a中对TC16钛合金托板螺母坯料进行酸洗后，再依次使用丙酮、乙醇将经酸洗后的TC16钛合金托板螺母坯料清洗干净；其中，酸洗的目的是除去钛合金表面的氧化膜。

根据本发明所述的方法，步骤a中所述的酸洗操作为本领域的常规操作，在本发明优选的实施方式中，酸洗所用的酸洗液为硝酸和氢氟酸的混合水溶液，所述酸洗液中硝酸、氢氟酸及水的体积比为2:1:7。

根据本发明所述的方法，步骤a中所述的烘干操作为本领域的常规操作，本发明对烘干的温度及时间不作要求，本领域技术人员可以根据现场作业需要选择合适的烘干条件，只要确保能够实现烘干的目的即可。

根据本发明所述的方法，步骤b置氢处理过程充入氢气的量与步骤b得到的经置氢处理后的坯料中的氢含量相同，该氢含量是采用差重法计算得到的，即：经预处理的TC16钛合金托板螺母坯料的重量为m，步骤b得到的经置氢处理后的坯料的质量为M，则该氢含量＝[(M-m)/m]×100％。

根据本发明所述的方法，优选地，步骤b中所述的置氢处理的温度为550-800℃，保温时间为2-4h。