易切削黄铜合金棒、线材的一种加工方法与流程

本发明涉及黄铜合金的加工工艺，具体涉及易切削黄铜合金棒、线材的一种加工方法。

背景技术：

易切削铜合金因具有良好的车削、钻孔等性能，广泛应用于机械、电子、电气等工业。其中，以铅黄铜和铋黄铜最为常用。铅、铋元素不固溶于黄铜基体，并以软质点的形式存在于黄铜晶界，使黄铜基体组织呈现出不连续性，从而在机加工过程中体现易切削效果。

现有小规格铅、铋黄铜合金棒和线材的常规生产过程，除挤压、拉拔工序外，通常还有单次或多次的中间半成品退火，以消除冷加工硬化，使其恢复塑性再继续加工，如发明专利cn104624704a公开了一种hpb63-2铅黄铜线材生产工艺，工艺流程为：挤压至12.3mm→酸水酸洗→拉至9.5mm→半成品退火→拉至7.6mm→半成品退火→拉至5.8mm→半成品退火→拉至4.5mm→半成品退火→拉至3.2mm→半成品退火→拉至2.2mm→成品退火→拉至成品2.032±0.0254mm→检验→捆料→入库。上述半成品退火温度在650℃至670℃，成品退火在630℃。在如此高的退火温度下，黄铜基体再结晶组织粗大，弥散在晶界处的铅或铋质点发生聚集，导致质点颗粒长大，数量急剧减少。切削加工时断屑、排屑能力降低，切削性能下降。

当前机械加工的发展趋势是高度自动化、高速化和高精密化，因而对加工材料的切削性能提出了更高要求。上述常规加工工艺生产的切削黄铜棒、线材已不能满足高速、高精密车床的加工需求。如何提高小规格棒、线材的切削性能，是当前易切削黄铜面临的一大挑战。发明专利cn105821357a公开了一种铅黄铜棒材的生产工艺，采用铸锭→挤压→盘拉刨皮→连拉连退→联合拉拔的工艺，得到再结晶组织晶粒细小，切削性能优良的铅黄铜棒材。但该生产工艺中的连拉连退设备占地大，操作过程繁琐，特别是更换模具过程复杂，只适用于大批量单一规格的线材生产。对于规格多、单批次数量少的黄铜合金线棒材来说，实际生产意义不大。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术不足，提供一种适用于小规格（φ2～8mm）易切削黄铜合金棒、线材的生产加工工艺。

易切削黄铜合金棒、线材的一种加工方法，其工艺流程为：将黄铜合金铸锭挤压至φ4.5～10mm→酸洗→一次盘拉→一次退火→酸洗→二次盘拉→二次退火→酸洗→盘拉（联合拉拔）至成品（φ2～8mm）。其特征在于采用二道次的盘拉与退火工序，第一道次盘拉加工率控制在10%～45%，退火温度控制在300℃～450℃；第二道次盘拉加工率控制在13%～50%，退火温度控制在300℃～420℃。

易切削黄铜合金棒、线材的一种加工方法，具体步骤如下：

1、挤压：将铸锭加热后进行脱皮挤压，挤压坯规格为φ4.5～10mm，延伸率（a50）在20%～45%；

2、酸洗：将步骤1所得挤压坯接头后，常温下，置于含硫酸10%～30%（质量比，下同)的酸液中浸泡2～3min，高压水冲洗干净后，肥皂水浸泡；

3、一次盘拉：将步骤2酸洗后的挤压坯进行盘拉，控制加工率为10%～45%，盘拉后延伸率（a50）在7%～20%；

4、一次退火：将步骤3盘拉后的坯料置于井式炉或罩式炉内进行退火处理，退火温度300℃～450℃，保温时间3～10h，退火后延伸率（a50）在10%～25%；

5、酸洗：将步骤4退火后的坯料置于含硫酸10%～30%的酸液中浸泡2～3min，高压水冲洗干净后，肥皂水浸泡；

6、二次盘拉：将步骤5酸洗后的坯料进行盘拉，控制加工率为13%～50%，盘拉后延伸率（a50）在3%～15%；

7、二次退火：将步骤6盘拉后的坯料置于井式炉或罩式炉内进行退火处理，退火温度350℃～420℃，保温时间3～10h，退火后延伸率（a50）在20%～45%；

8、酸洗：将步骤7退火后的坯料置于含硫酸10%～30%的酸液中浸泡2～3min，高压水冲洗干净后，肥皂水浸泡；

9、盘拉或联合拉拔：将步骤8酸洗后的坯料进行盘拉或联合拉拔作业，根据产品性能控制加工率为5%～30%，得到盘圆线材或定尺棒材；

10、成品检验入库。

本发明通过对退火温度和冷加工率的调控，避免了黄铜合金的再结晶组织过度生长，抑制晶界处软质点的团聚和颗粒长大，使软质点分布均匀弥散，提高易切削黄铜合金车削、钻孔过程中的断屑、排屑能力，最终表现出极好的切削性能，完全符合高速、高精密车床的加工要求。

附图说明

图1为实施例1所得产品的金相图，其中图1a为横向金相组织和图1b为纵向金相组织照片，放大200倍。

图2为实施例2所得产品的金相图，其中图2a为横向金相组织和图2b为纵向金相组织照片，放大200倍。

图3为对比例1所得产品的金相图，其中图3a为横向金相组织和图3b为纵向金相组织照片，放大200倍。

图4为实施例1所得产品的切削屑照象图（铅黄铜）。

图5为实施例2所得产品的切削屑照象图（铋黄铜）。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述：

实施例1：

易切削c3601铅黄铜合金棒材的加工方法，具体步骤如下：

1、挤压：将长度480mm、规格φ145的c3601铅黄铜锭，在中频感应电炉内加热至640℃，随后在1250吨反向挤压机上进行脱皮挤压，按盘圆方式进行收线，挤压坯规格为φ8.0mm，延伸率（a50）为34%。

2、酸洗：将挤压坯接头后，常温下，置于含硫酸20%（质量比，下同)的酸液中浸泡3min，高压水冲洗干净后，肥皂水浸泡。

3、一次盘拉：将步骤2酸洗后的挤压坯在进行倒立式盘拉，盘拉速度70m/min，进线规格φ8.0mm，出线规格φ7.2mm，加工率19%，所得坯料延伸率（a50）为12%。

4、一次退火：将步骤3盘拉后φ7.2mm坯料置于井式炉内进行退火处理，退火温度350℃，保温时间5h，所得退火坯料延伸率（a50）为17%。

5、酸洗：将步骤4退火后的坯料置于含硫酸20%的酸液中浸泡3min，高压水冲洗干净后，肥皂水浸泡。

6、二次盘拉：将步骤5酸洗后的坯料进行在倒立式盘拉，盘拉速度50m/min，进线规格φ7.2mm，出线规格φ6.35mm，加工率22.2%，所得坯料延伸率（a50）为6%。

7、二次退火：将步骤6盘拉后的φ6.35mm坯料置于罩式炉内进行退火处理，退火温度400℃，保温时间6h，所得退火坯料延伸率（a50）为32%。

8、酸洗：将步骤7退火后的坯料置于含硫酸20%的酸液中浸泡3min，高压水冲洗干净后，肥皂水浸泡。

9、联合拉拔：将步骤8酸洗后的坯料经过2吨联合拉拔机组进行联合拉拔作业，拉拔速度90m/min，进线规格φ6.35mm，出线规格φ6.0mm，加工率10.7%，产品定尺2.5m。

10、成品检验入库

按上述生产加工工艺得到的c3601铅黄铜棒材晶粒度细小，均匀，铅质点分布弥散，均匀，如图1a、图1b和图4所示，再结晶组织晶粒细小，分布较为均匀弥散，切削屑短小，具有极好的切削性能。

实施例2：

易切削hbi59-1铋黄铜合金棒材的加工方法，具体步骤如下：

1、挤压：将长度480mm、规格φ145的hbi59-1铋黄铜锭，在中频感应电炉内加热至620℃，随后在1250吨反向挤压机上进行脱皮挤压，按盘圆方式进行收线，挤压坯规格为φ8.0mm，延伸率（a50）为30%。

2、酸洗：将挤压坯接头后，常温下，置于含硫酸20%（质量比，下同)的酸液中浸泡3min，高压水冲洗干净后，肥皂水浸泡。

3、一次盘拉：将步骤2酸洗后的挤压坯在倒立式进行盘拉，盘拉速度70m/min，进线规格φ8.0mm，出线规格φ7.2mm，加工率19%，所得坯料延伸率（a50）为9%。

4、一次退火：将步骤3盘拉后φ7.2mm坯料置于井式炉内进行退火处理，退火温度380℃，保温时间4h，所得退火坯料延伸率（a50）为19%。

5、酸洗：将步骤4退火后的坯料置于含硫酸20%的酸液中浸泡3min，高压水冲洗干净后，肥皂水浸泡。

6、二次盘拉：将步骤5酸洗后的坯料进行在倒立式进行盘拉，盘拉速度50m/min，进线规格φ7.2mm，出线规格φ6.35mm，加工率22.2%，所得坯料延伸率（a50）为7%。

7、二次退火：将步骤6盘拉后的φ6.35mm坯料置于罩式炉内进行退火处理，退火温度410℃，保温时间5h，所得退火坯料延伸率（a50）为33%。

8、酸洗：将步骤7退火后的坯料置于含硫酸20%的酸液中浸泡3min，高压水冲洗干净后，肥皂水浸泡。

9、联合拉拔：将步骤8酸洗后的坯料经过2吨联合拉拔机组进行联合拉拔作业，拉拔速度90m/min，进线规格φ6.35mm，出线规格φ6.0mm，加工率10.7%，产品定尺2.5m。

10、成品检验入库

按上述生产加工工艺得到的hbi59-1铋黄铜棒材晶粒度细小，均匀，铋质点分布弥散，均匀，如图2a、图2b和图5所示，再结晶组织晶粒细小均匀，铋质点分布弥散均匀，切削屑短小，具有极好的切削性能。

实施例3：

易切削hpb63-3铅黄铜合金线材的加工方法，具体步骤如下：

1、挤压：将长度480mm、规格φ145的hpb63-3铅黄铜锭，在中频感应电炉内加热至700℃，随后在1250吨反向挤压机上进行脱皮挤压，按盘圆方式进行收线，挤压坯规格为φ5.0mm，延伸率（a50）为38%。

2、酸洗：将挤压坯接头后，常温下，置于含硫酸20%（质量比，下同)的酸液中浸泡3min，高压水冲洗干净后，肥皂水浸泡。

3、一次盘拉：将步骤2酸洗后的挤压坯在倒立式进行盘拉，盘拉速度70m/min，进线规格φ5.0mm，出线规格φ3.9mm，加工率39.2%，所得坯料延伸率（a50）为9%。

4、一次退火：将步骤3盘拉后φ3.9mm坯料置于井式炉内进行退火处理，退火温度340℃，保温时间6h，所得退火坯料延伸率（a50）为14%。

5、酸洗：将步骤4退火后的坯料置于含硫酸20%的酸液中浸泡3min，高压水冲洗干净后，肥皂水浸泡。

6、二次盘拉：将步骤5酸洗后的坯料进行在倒立式进行盘拉，盘拉速度60m/min，进线规格φ3.9mm，出线规格φ3.0mm，加工率40.8%，所得坯料延伸率（a50）为4%。

7、二次退火：将步骤6盘拉后的φ3.0mm坯料置于罩式炉内进行退火处理，退火温度400℃，保温时间5h，所得退火坯料延伸率（a50）为35%。

8、酸洗：将步骤7退火后的坯料置于含硫酸20%的酸液中浸泡3min，高压水冲洗干净后，肥皂水浸泡。

9、成品盘拉：将步骤8酸洗后的坯料经过立式盘拉机进行盘拉作业，盘拉速度60m/min，进线规格φ3.0mm，出线规格φ2.7mm，加工率19%。

10、成品检验入库

按上述生产加工工艺得到的hpb63-3铅黄铜合金线晶粒度细小，均匀，铅质点分布弥散，均匀，具有极好的切削性能。

对比例1：

易切削c3601铅黄铜合金棒材的常规加工方法，具体步骤如下：

1、挤压：将长度480mm、规格φ145的c3601铅黄铜锭，在中频感应电炉内加热至640℃，随后在1250吨反向挤压机上进行脱皮挤压，按盘圆方式进行收线，挤压坯规格为φ7.3mm，延伸率（a50）为35%

2、酸洗：将挤压坯接头后，常温下，置于含硫酸20%（质量比，下同)的酸液中浸泡3min，高压水冲洗干净后，肥皂水浸泡。

3、一次盘拉：将步骤2酸洗后的挤压坯在倒立式进行盘拉，盘拉速度70m/min，进线规格φ7.3mm，出线规格φ6.4mm，加工率23.1%，所得坯料延伸率（a50）为12%。

4、一次退火：将步骤3盘拉后φ6.4mm坯料置于罩式炉内进行退火处理，退火温度560℃，保温时间3h，所得退火坯料延伸率（a50）为46%。

5、酸洗：将步骤4退火后的坯料置于含硫酸20%，含硝酸7%的混合酸液中浸泡3min，高压水冲洗干净后，肥皂水浸泡。.

6、联合拉拔：将步骤5酸洗后的坯料经过2吨联合拉拔机组进行联合拉拔作业，拉拔速度90m/min，进线规格φ6.4mm，出线规格φ6.0mm，加工率12.1%，产品定尺2.5m。

7、成品检验入库

按上述生产加工工艺得到的c3601铅黄铜棒材晶粒度粗大，铅质点分布不均匀，颗粒大小不一，如图3a、图3b所示，切削性能一般。

以上参照实施例对易切削黄铜合金棒、线材的加工生产工艺的详细描述，是说明性的而不是限定性的，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属于本发明保护范围内。