一種小直徑通孔的精密加工方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及金屬材料機械加工技術領域，特別涉及一種小直徑通孔的精密加工方 法，用于金屬零件加工小直徑、大長徑比的通道。
【背景技術】
[0002] 隨著國防科技及高精密器件的快速發展，機加工尺寸也朝著小型化、高精密方向 發展，其中小直徑（直徑D < Imm)、大長徑比（Η/D彡100)、精度要求較高細長孔的加工需 求日益增多，如真空電子器件朝著高頻段、小型化方向發展，部分無氧銅電子通道直徑要求 小于0. 5mm、長度大于50mm，垂直度< 0. 05mm，表面粗糙度Ra < 0. 5 μ m。現有槍鉆、電火花 鉆孔等精密小孔加工方法均難以滿足工藝要求，嚴重制約了產品和相關技術的發展。雖然 線切割加工方法可以滿足工藝要求，但需要預置穿絲孔，目前無法獲得滿足要求的較長小 直徑（< 〇· 3mm)穿絲孔。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種小直徑通孔的精密加工方 法，該方法首先在金屬零件的接觸面上預加工工藝槽，然后進行表面清洗，再在金屬零件之 間進行擴散焊，最后將工藝槽作為穿絲孔，對該工藝槽進行線切割得到設定的尺寸的通孔， 該加工方法得到的通孔直徑小、長徑比大、垂直度好，工藝方法簡單、成品率高、實用性強。
[0004] 本發明的上述目的通過以下方案實現：
[0005] -種小直徑通孔的精密加工方法，用于在多個金屬零件接觸面上加工得到通孔， 所述通孔的孔徑設定為D，孔深設定為H，具體加工步驟如下：
[0006] (1)、在金屬零件接觸表面上待加工通孔的位置上，預加工得到工藝槽；
[0007] (2)、對各金屬零件的表面進行清潔和平整處理，去除表面雜質并使得接觸面平 整；
[0008] (3)、將各金屬零件按照設定的相對安裝位置進行固定，使得各零件的接觸面緊密 接觸，然后進行擴散焊；
[0009] (4)、經過步驟（3)擴散焊處理后，將步驟（1)加工得到的工藝槽作為穿絲孔，進行 線切割加工，得到孔徑為D、深度為H的通孔。
[0010] 上述的小直徑通孔的精密加工方法，在步驟（3)中，在真空環境或保護氣氛下進 行擴散焊。
[0011] 上述的小直徑通孔的精密加工方法，在步驟（3)中，進行擴散焊時的擴散壓力設 定為1~8MPa，擴散溫度設定為800 °C~1050 °C，保溫時間設定為60分鐘~600分鐘，并且 在擴散焊的降溫過程中擴散壓力保持不變。
[0012] 上述的小直徑通孔的精密加工方法，在步驟（2)中，對接觸面進行平整處理時，各 金屬零件接觸面的粗糙度Ra < 0. 4 μ m。
[0013] 本發明與現有技術相比，具有以下優點：
[0014] 本發明在各零件擴散焊之前，先在接觸面上預加工工藝槽，然后在各零件固定 連接后再將該工藝槽作為穿絲孔，對工藝槽進行線切割得到通孔，該加工工藝簡單、易實 現，可以滿足小直徑通孔的加工需求，最小加工孔徑可以達到0. 2mm，長徑比最大可以達到 500,垂直度可以小于0. 01mm，加工精度高、一致性好、成品率高、適用性強。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發明的小直徑通孔的精密加工方法的處理流程圖；
[0016] 圖2為本發明的小直徑通孔精密加工方法將兩個金屬零件進行組裝后的結構示 意圖。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細的描述：
[0018] 本發明提供的小直徑通孔的精密加工方法采用擴散焊和線切割相結合的方式，實 現了細長孔的高精度加工。
[0019] 本發明的小直徑通孔的精密加工方法，用于在多個金屬零件接觸面上加工得到小 直徑通孔，該通孔的孔徑D最小可達到0. 2_，該孔的長徑比Η/D最大可達到500,其中，H為 該通孔的深度。由圖1所示的方法處理流程圖，具體加工步驟如下：
[0020] (1)、在金屬零件接觸表面上待加工通孔的位置上，預加工得到工藝槽，該工藝槽 可以為矩形槽、圓形槽等，槽的長度L多H ;該工藝槽的尺寸設置時需要考慮后續步驟中擴 散焊的影響，盡量確保經過擴散焊后滿足如下條件：該工藝槽為矩形槽，則槽的深度和寬度 均小于或等于D/λ/Ε如果該工藝槽為圓形槽，則槽的孔徑小于D ;
[0021] (2)、對各金屬零件的表面進行清潔和平整處理，去除表面氧化物、油污等雜質，并 平整使得接觸面保持平整，表面粗糙度Ra < 0. 4 μ m ;
[0022] (3)、將各金屬零件按照設定的相對安裝位置進行固定，使得各零件的接觸面緊密 接觸，如圖2所示，其中1、2分別表示兩個彼此接觸的金屬零件，3表示兩個金屬零件之間的 工藝槽；然后進行擴散焊，具體實現方法如下：
[0023] 將各零件進行相對固定然后放入真空爐中，然后在各零件接觸面的垂直方向施加 IMPa~8MPa的擴散壓力，擴散焊過程中，真空度始終優于5 X 10 3Pa ;然后以10~20°C / min的加熱速度達到擴散溫度800~1050 °C，并在該溫度條件下保溫60~300min進行擴 散連接，再以5~10°C /min的速度冷卻到250~300°C，最后隨爐冷卻至室溫，降溫過程中 擴散壓力保持不變，完成擴散焊。
[0024] 以上的擴散焊也可以在保護氣氛（如N2、氏等）下進行，待加工材料為鐵，則擴散 壓力5~18MPa，保溫溫度1100~1500°C，保溫時間60~600min，其它參數與上述相同。
[0025] (4)、經過步驟（3)擴散焊處理后，將步驟（1)加工得到的工藝槽作為穿絲孔，進行 線切割加工，得到孔徑為D、深度為H的通孔。
[0026] 采用以上的方法對無氧銅零件進行加工，在無氧銅組件擴散焊后，接觸面結合緊 密，達到冶金結合，達到氣密性，接頭力學性能與零件母材基本一致，經微觀組織觀察，接 頭完全擴散，結合界面基本消失，不會對零件后續加工造成影響。擴散焊后，利用預置的工 藝孔進行線切割，加工成最終的小直徑通孔尺寸。與傳統深孔加工方法相比，該工藝方法 可加工的孔直徑更小，最小可達0. 2mm，加工孔的長徑比更大，最大可達500,垂直度小于 0. 01mm，表面粗糙度Ra < 0. 5 μ m，且孔的一致性較好。
[0027] 實施例1 :
[0028] 在本實例中，采用本發明的方法對兩個無氧銅零件進行加工得到直徑為0. 35mm、 長度為120mm的通孔，具體加工步驟如下：
[0029] 在兩個無氧銅零件中一個零件接觸面位置預加工深度為0. 30_、寬度為0. 24_、 長度為150mm的矩形槽；然后進行表面預處理，去除表面氧化物、油污等雜質，處理后零件 接觸面粗糙度Ra < 0. 4 μ m ;通過零件定位結構進行精確定位后裝配，進真空爐進行擴散 焊，擴散焊過程中真空度不低于5 X 10 3Pa，垂直零件接觸面方向施加 I. 5MP擴散壓力，然后 以15°C /min的加熱速度升溫到950°C，保溫150min進行擴散連接，然后以10°C /min的速度 冷卻到250~300°C，再隨爐冷卻至室溫，降溫過程中擴散壓力保持不變，即完成擴散焊過 程。零件出爐后，采用慢走絲線切割工藝對工藝槽進行加工，得到直徑0. 35mm、長度120mm 的通孔。
[0030] 在以上的擴散焊過程中，如果將擴散焊壓力設定為IMPz，則將保溫時間設定為 980°C、保溫時間設定為200min。以上的擴散焊過程也可以在氫氣保護爐中進行。
[0031] 實施例2:
[0032] 在本實例中，采用本發明的方法對兩個鋼鐵零件進行加工得到直徑為0. 35mm、長 度為150_的通孔，具體加工步驟與實施例1相同，只是在進行擴散焊過程中，將擴散壓力 設定為lOMPa，保溫溫度設定為1300°C，保溫時間設定為300min。
[0033] 以上所述，僅為本發明一個【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任 何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都 應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
[0034] 本發明說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業技術人員的公知技術。
【主權項】
1. 一種小直徑通孔的精密加工方法，其特征在于：用于在多個金屬零件接觸面上加工 得到通孔，所述通孔的孔徑設定為D，孔深設定為H，具體加工步驟如下： (1) 、在金屬零件接觸表面上待加工通孔的位置上，預加工得到工藝槽； (2) 、對各金屬零件的表面進行清潔和平整處理，去除表面雜質并使得接觸面平整； (3) 、將各金屬零件按照設定的相對安裝位置進行固定，使得各零件的接觸面緊密接 觸，然后進行擴散焊； (4) 、經過步驟（3)擴散焊處理后，將步驟（1)加工得到的工藝槽作為穿絲孔，進行線切 割加工，得到孔徑為D、深度為H的通孔。2. 根據權利要求1所述的一種小直徑通孔的精密加工方法，其特征在于：在步驟（3) 中，在真空環境或保護氣氛下進行擴散焊。3. 根據權利要求1或2所述的一種小直徑通孔的精密加工方法，其特征在于：在步驟 (3)中，進行擴散焊時的擴散壓力設定為1~8MPa，擴散溫度設定為800°C~1050°C，保溫 時間設定為60分鐘~600分鐘，并且在擴散焊的降溫過程中擴散壓力保持不變。4. 根據權利要求1所述的一種小直徑通孔的精密加工方法，其特征在于：在步驟（2) 中，對接觸面進行平整處理時，各金屬零件接觸面的粗糙度Ra < 0. 4 ym。
【專利摘要】本發明提供了一種小直徑通孔的精密加工方法，該方法首先在金屬零件的接觸面上預加工工藝槽，然后進行表面清洗，將金屬零件進行相對固定后進行擴散焊，最后將工藝槽作為穿絲孔，對該工藝槽進行線切割得到設定尺寸的通孔，該加工方法將擴散焊和線切割工藝結合，加工工藝簡單、易實現，滿足小直徑通孔的加工需求，最小加工孔徑可達到0.2mm，長徑比最大可達到500，垂直度可小于0.01mm，加工精度高、一致性好、成品率高、適用性強。
【IPC分類】B23P15/00
【公開號】CN105033574
【申請號】CN201510336474
【發明人】李海濤, 周福寬, 謝書凱, 王久東, 聶學峰, 劉大鵬
【申請人】中國航天工程咨詢中心
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月17日