[發(fā)明專利]Nb521材料螺栓的加工工藝

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201510492724.7
• 申請日: 2015-08-12
• 公開（公告）號: CN104999233A
• 公開（公告）日: 2015-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王乃文;韓應(yīng)付;黃細(xì)紅;石志飛
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳亞太航空技術(shù)有限公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及材料成形和機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種Nb521材料螺栓的加工工藝。

【背景技術(shù)】

隨著航空航天技術(shù)的不斷發(fā)展，對航空航天器、導(dǎo)彈武器飛行速度越來越快，其動力裝置的工作熱環(huán)境日益惡劣，因而對航空航天、導(dǎo)彈武器提出了越來越高的要求。我國研制的Nb521鈮鎢合金(Nb-5W-2Mo-1Zr)作為優(yōu)質(zhì)高溫合金，在硅化鉬高溫抗氧化涂層的保護(hù)下，Nb521鈮鎢合金產(chǎn)品可以在1600℃～1800℃環(huán)境下工作，能夠在日益惡劣的熱環(huán)境中正常工作。Nb521材料螺栓由于具有良好的聯(lián)接性能、耐高溫等性能，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于超高速噴氣發(fā)動機(jī)聯(lián)接、雙元液體火箭發(fā)動機(jī)推力室聯(lián)接、人造衛(wèi)星噴管聯(lián)接、導(dǎo)彈發(fā)動機(jī)的聯(lián)接。在雙元液體火箭發(fā)動機(jī)上(如圖2所示)，推力室的工作溫度可達(dá)到1550℃左右，Nb521螺栓能夠正常工作，因而大幅度減少了用于冷卻燃燒室的推進(jìn)劑流量，提高了發(fā)動機(jī)的綜合性能。某型號導(dǎo)彈發(fā)動機(jī)上螺栓的使用環(huán)境為超高溫1600℃、靜態(tài)氧化環(huán)境，Nb521螺栓在1600℃高溫下抗拉強(qiáng)度大于170MPa，1600℃靜態(tài)抗氧化壽命大于1h、1800℃靜態(tài)抗氧化壽命大于0、5h，1800℃至室溫?zé)嵴饓勖笥?0次，常溫拆裝次數(shù)大于100次，是導(dǎo)彈發(fā)動機(jī)用理想聯(lián)接件。為了保證良好的使用性能，Nb521螺栓的加工工藝尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明旨在解決上述問題，而提供一種利用Nb521材料加工螺栓而獲得可耐高溫、耐疲勞、靜態(tài)抗氧化的螺栓的Nb521材料螺栓的加工工藝。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種Nb521材料螺栓的加工工藝，其特征在于，其包括以下步驟：

S1、將Nb521材料進(jìn)行外形加工得到半成品鐓制坯料；

S2、對半成品鐓制坯料進(jìn)行表面潤滑處理，并鐓制成形，得到半成品螺栓工件；

S3、根據(jù)螺栓工件的加工尺寸進(jìn)行外形加工而得到螺栓工件；

S4、對螺栓工件進(jìn)行表面處理而得到成品螺栓工件。

進(jìn)一步地，步驟S2中所述的表面潤滑處理是指對半成品鐓制坯料進(jìn)行磷皂化處理。現(xiàn)有的Nb521材料螺栓冷鐓成形容易發(fā)熱、易粘結(jié)模具、易拉傷模具型腔，從而導(dǎo)致無法加工成形，本步驟采用磷皂化工藝對半成品鐓制坯料進(jìn)行處理以解決該問題。

進(jìn)一步地，對半成品鐓制坯料進(jìn)行磷皂化處理后，再使用混合潤滑劑進(jìn)行潤滑，最后鐓制成型而得到半成品螺栓工件。所述混合潤滑劑由導(dǎo)軌油和干膜潤滑劑攪拌均勻配置而成。通過使用混合潤滑劑進(jìn)行潤滑，可進(jìn)一步改善Nb521材料螺栓加工成形困難的問題，使得步驟S1易加工成型而得到所需的半成品鐓制坯料。

進(jìn)一步地，步驟S4中對螺栓工件進(jìn)行表面處理是指將Mo、Si、W等材料粉末噴涂到螺栓工件表面掛漿進(jìn)行激光束熔結(jié)。鈮基合金的高溫抗氧化性能較差，Nb521合金在高溫有氧環(huán)境中會因發(fā)生劇烈的氧化現(xiàn)象而喪失其固有性能，嚴(yán)重影響Nb521合金在航天領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，本步驟通過將Mo、Si、W等材料粉末噴涂到螺栓表面掛漿后激光束熔結(jié)，可使Nb521材料螺栓在1600℃高溫下能夠正常工作，旨在解決Nb521材料螺栓耐高溫的問題。

進(jìn)一步地，所述半成品鐓制坯料由棒形的Nb521材料經(jīng)數(shù)控車床車削加工和無心磨床磨削加工而成。步驟S3中，所述螺栓工件由步驟S2得到的半成品螺栓工件經(jīng)過車削外形加工、無心磨精密加工、半成品螺栓工件的螺桿部滾壓外螺紋及頭下R加工及螺栓頭部鉆制保險孔加工而形成。

進(jìn)一步地，所述螺栓工件在進(jìn)行表面處理前對螺栓工件進(jìn)行鉆孔和熒光滲透探傷。本發(fā)明通過數(shù)車―無心磨―潤滑―冷鐓―數(shù)車―無心磨―滾絲―滾R―鉆孔―去毛刺―熒光滲透探傷―總檢這一套工藝流程來加工Nb521螺栓，使得螺栓內(nèi)部金屬流線沒有斷裂，保證了螺栓的強(qiáng)度，大大改善了螺栓性能。

本發(fā)明的有益貢獻(xiàn)在于，其有效解決了上述問題。本發(fā)明通過磷皂化處理和混合潤滑劑進(jìn)行潤滑解決了Nb521材料螺栓冷鐓成形容易發(fā)熱、易粘結(jié)模具、易拉傷模具型腔等加工成型難的問題。本發(fā)明通過將Mo、Si、W等材料粉末噴涂到螺栓表面掛漿后進(jìn)行激光束熔結(jié)，使的Nb521材料螺栓在1600℃高溫下能夠正常工作，解決了Nb521材料螺栓耐高溫、抗氧化的問題。通過本發(fā)明工藝加工而成的Nb521材料螺栓具有耐高溫、抗氧化、耐疲勞等特性，其可廣泛應(yīng)用于超高溫工作環(huán)境的緊固件領(lǐng)域。

【附圖說明】

圖1是本發(fā)明的頭部帶保險孔Nb521螺栓的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖1A是主視圖，圖1B為俯視圖；

圖2是本發(fā)明加工形成的Nb521材料螺栓的應(yīng)用實(shí)例圖。