一种流体旋转关节转轴成形方法技术

本发明专利技术公开了一种流体旋转关节转轴成形方法，包括如下步骤：步骤一、确定打印模型；步骤二、打印毛坯实体：采用20～60微米的球形金属粉末打印出流体旋转关节转轴的毛坯，再进行热等静压处理；步骤三、对耐磨面车削加工：将流体旋转关节转轴的耐磨面尺寸加工至至小于最终尺寸0.3

【技术实现步骤摘要】
一种流体旋转关节转轴成形方法


[0001]本专利技术主要属于增材制造和机械加工工艺
，特别是涉及一种流体旋转关节转轴成形方法。

技术介绍

[0002]流体旋转关节是大型电子装备冷却系统动静冷却管路连接的关键设备，旋转关节要求在宽温域、高冲击工况下长寿命和高可靠性。为提高旋转关节寿命，避免冷却介质泄露，旋转关节转轴需具备高耐磨、耐腐蚀，宽温域、高冲击下高可靠、小变形的性能。
[0003]旋转关节转轴结构复杂，一般由不锈钢或钛合金通过传统机加工方式制造，加工难度极大，同时考虑到不锈钢或钛合金材质硬度较低、耐磨性较差极易磨损，难以满足电子设备的高可靠、宽温域和高冲击的要求，必须寻找一种新的制造方法。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术提供了一种流体旋转关节转轴成形方法，实现转轴的轻量化及在宽温域、高冲击工况下的高可靠、小变形，实现旋转关节在宽温域、高冲击工况下高可靠、无泄漏。使用该方法进行流体旋转关节转轴成形，试验表明转轴在宽温域、高冲击工况下变形小于2μm，流体旋转关节无泄漏，该方法适合于极端环境工况下流体旋转关节转轴生产制造，具有广泛的应用前景及社会效益。
[0005]为达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种流体旋转关节转轴成形方法，包括如下步骤：
[0007]步骤一、确定打印模型；
[0008]步骤二、打印毛坯实体：采用20～60微米的球形金属粉末打印出流体旋转关节转轴的毛坯，再进行热等静压处理；
[0009]步骤三、对耐磨面车削加工：将流体旋转关节转轴的耐磨面尺寸加工至小于最终尺寸0.3
‑
0.4mm；
[0010]步骤四、对耐磨面进行超音速火焰喷涂：将待喷涂面喷砂粗化至Sa2.5级，使用超音速火焰喷涂系统在转轴耐磨面上沉积WC
‑
Co涂层；
[0011]步骤五、对耐磨面磨削加工：使用外圆磨床将喷涂面磨削至大于最终尺寸0.02mm；
[0012]步骤六、对耐磨面抛光：采用金刚石研磨膏在车床上对面进行研磨抛光。
[0013]进一步的，所述步骤四中喷涂燃烧室压力8
‑
9bar，喷涂送粉量90
‑
110g/min，喷涂距离300
‑
350mm，喷涂厚度0.2
‑
0.4mm，结合力不小于70Mpa，孔隙率不大于1％。
[0014]进一步的，所述采用粒度优于W2.5的金刚石研磨膏进行研磨抛光，零件转速为100～150r/min，抛光压力为90N～100N，抛光后表面粗糙度不大于Ra0.2。
[0015]进一步的，所述流体旋转关节包括转轴、外壳、密封圈和轴承，其由3组密封圈将流体旋转关节分割成上下独立的进/回液密封腔体，通过外壳，转轴内部流道实现动静冷却管路的连接。。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0017]本专利技术提供了一种流体旋转关节转轴成形方法，可使得钛合金、不锈钢表面硬度提高至HRC70，表面粗糙度提高至Ra0.2，转轴的耐磨性增强，旋转关节寿命得到极大提升；解决了宽温域、高冲击工况下的旋转关节转轴变形问题，提高设备的可靠性；耐蚀性能好，96小时盐雾试验，无腐蚀；工艺过程稳定可控，利于批量生产。
附图说明
[0018]图1为流体旋转关节的剖视图；
[0019]图2为转轴的剖视图；
[0020]其中：1、转轴；2、外壳；3、密封件；4、轴承。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的优选的机构和运动实现的方法做进一步的说明。
[0022]如图1、2所示，为一种流体旋转关节，包括转轴1、外壳2、密封圈3和轴承4，转轴1的下端固定，外壳2的上端由驱动装置带动转动，三组密封圈将流体旋转关节分割成两个独立进、回液腔体，通过外壳2，转轴内部流道实现动静冷却管路的连接，冷却介质由固定冷却源从转轴1上的进液孔进入后，从外壳2侧面出液孔流出，对电子装备冷却后流入外壳2侧面回液孔，后进入转轴1回液孔，流入固定的冷却源。
[0023]上述旋转关节转轴成形方法，包含如下步骤：
[0024]一、确定增材制造的旋转关节转轴的打印模型
[0025]结合旋转关节实际性能指标，利用三维建模软件设计转轴模型，并导出为3D打印格式文件，对模型进行布局和切层处理确定合适的工艺支撑，同时确定合适的3D打印基本参数。
[0026]二、打印转轴的毛坯实体
[0027]使用激光选区熔化技术完成转轴毛坯的3D打印，采用20～60微米的球形金属粉末打印出转轴毛坯，打印完成后进行热等静压处理。
[0028]三、对转轴的耐磨面进行车削加工
[0029]使用车床对转轴进行车削加工，将后续需表面硬化的耐磨面尺寸加工至至小于最终尺寸0.3
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0.4mm。本步骤目的为了保证加工完毕后耐磨层厚度不小于0.15mm。
[0030]四、转轴耐磨面超音速火焰喷涂
[0031]将待喷涂面喷砂粗化至Sa2.5级，使用JP
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8000型超音速火焰喷涂系统在转轴耐磨面上沉积WC
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Co涂层，喷涂燃烧室压力8
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9bar，喷涂送粉量90
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110g/min，喷涂距离300
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350mm，喷涂厚度0.2
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0.4mm，结合力不小于70Mpa，孔隙率不大于1％。
[0032]五、转轴耐磨面磨削加工
[0033]使用外圆磨床将喷涂面磨削至大于最终尺寸0.02mm。
[0034]六、转轴耐磨面抛光
[0035]采用粒度优于W2.5的金刚石研磨膏在车床上对旋转关节转轴进行研磨抛光，零件转速为100～150r/min，抛光压力为90N～100N，抛光后表面粗糙度不大于Ra0.2。
[0036]经过后续测试实验，旋转关节转轴
‑
50℃～+70℃高低温实验、在振动冲击工况下，流体旋转关节转轴变形量小于2μm，流体旋转关节运行稳定无故障。
[0037]最后应说明的是：以上仅为本专利技术的优选实施例而已，并不用于限制本专利技术，尽管参照实施例对本专利技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流体旋转关节转轴成形方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、确定打印模型；步骤二、打印毛坯实体：采用20～60微米的球形金属粉末打印出流体旋转关节转轴的毛坯，再进行热等静压处理；步骤三、对耐磨面车削加工：将流体旋转关节转轴的耐磨面尺寸加工至小于最终尺寸0.3
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0.4mm；步骤四、对耐磨面进行超音速火焰喷涂：将待喷涂面喷砂粗化至Sa2.5级，使用超音速火焰喷涂系统在转轴耐磨面上沉积WC
‑
Co涂层；步骤五、对耐磨面磨削加工：使用外圆磨床将喷涂面磨削至大于最终尺寸0.02mm；步骤六、对耐磨面抛光：采用金刚石研磨膏在车床上对面进行研磨抛光。2.根据权利要求1所述的流体旋转关节转轴成形方法，其特征在于，所述步骤四中喷涂燃烧室压力8
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【专利技术属性】
技术研发人员：徐志伟，鲍昊昊，张正兵，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十四研究所，
类型：发明
国别省市：