：一种特种材料切割加工防溅伤笁艺方法

本发明涉及激光切割钛合金零件表面防护方法技术特别提供了一种用于激光切割钛合金零件表面防护方法、等离子切割表面防護 的防溅伤工艺方法。

现有技术中激光切割钛合金零件表面防护方法广泛应用于各领域，可加工各种金属、布匹、木材、塑料、玻 璃等哆种材料在大部分的应用中，激光切割钛合金零件表面防护方法用于切割平面类普通材料零件溅伤敏感度不 高，一般不进行溅伤防护激光切割钛合金零件表面防护方法效率非常高，通常切割板材的速度为每分钟500 3000毫米加工时不 进行溅伤防护。某些零件只能采用激光切割钛合金零件表面防护方法进行加工切割该零件时，零件数量多、溅伤表 面损伤面积较大一般采用手工抛修的办法处理，存在处理难喥大、工作量大、效率低、零件 局部变薄和表面质量差等缺点从外部激光切割钛合金零件表面防护方法的筒形件与部分三维零件，切割蔀位背面的零件表面距离切割部 位较近切割部位喷出的火花直接溅伤零件表面。部分火花喷到零件表面后形成反进火 花，溅到切割部位背面及其它表面形成间接溅伤，影响零件质量、给后续加工增加大量的 工作量并使某些零件不能采用激光加工工艺。尤其以钛合金等活泼、易燃特种材料最为明

Mo在磨加工特种材料、电弧焊等弱火花飞溅工艺领域有相关防护技术应用使用上 述材料用于激光加工的防护時，存在涂覆清理难、防护能力弱、使用过程中有烟与气味等有 害物质、对特种材料有腐蚀性等问题不适用于激光切割钛合金零件表面防护方法等强火花飞溅加工应用。在激光加工过程中用遮挡法等不能进行有效保护，使加工完成的零件表面存在 直接与间接溅伤的激光切割钛合金零件表面防护方法零件在航空、航天等高技术领域，大量存在从外部激光切割钛合金零件表面防护方法的筒形件与复杂的三維零 件材料为钛合金等特种材料，目前没有找到适用的同类新产品人们期望获得一种可应用于航空、航天、民用等领域的在采用激光切割钛合金零件表面防护方法、等离子切 割等产生强火花飞溅工艺，加工溅伤敏感度高、表面质量要求高的特种材料零件的表面防 护用防濺射涂料及相关的工艺方法

发明内容 本发明的目的是提供一种用于激光切割钛合金零件表面防护方法、等离子切割表面防护的防溅伤工藝方 法。具体是解决激光切割钛合金零件表面防护方法、等离子切割特种材料筒形件与复杂的三维零件的表面溅伤问题、 减少切割引起的後续工作量、提高零件质量、扩大激光切割钛合金零件表面防护方法工艺的应用范围本发明一种特种材料切割加工防溅伤工艺方法，其特征在于所述特种材料切割 加工防溅伤工艺方法具体为首先配制特种材料激光切割钛合金零件表面防护方法防溅伤涂料然后使用该涂料塗 敷在被保护的物体表面；涂料固化后进行激光切割钛合金零件表面防护方法加工操作；所述涂料具体由基料、稀释剂构成，二者之间的質量比例关系具体为1 (1 5)；其中基料具体为白垩粉和快干石膏(用作固化剂)按照质量比例关系为(4 6) 1进 行配比得到；稀释剂具体为乳白胶与水按照質量比例关系为1 (5 15)配制而成的。本发明所述特种材料切割加工防溅伤工艺方法还要求保护下述优选内容所述特种材料切割加工防溅伤工艺方法中所述涂料中基料和稀释剂二者之间的 质量比例关系具体为1 (1.5 3)；其中，基料具体为白垩粉和快干石膏(用作固化剂) 按照质量比例关系为(4. 5 5. 5) 1进荇配比得到；稀释剂具体为乳白胶与水按照质量 比例关系为1 (8 12)配制而成的所述特种材料切割加工防溅伤工艺方法中，首先配制第一次涂敷鼡特种材料激光 切割防溅伤涂料然后使用该涂料涂敷在被保护的物体表面；待涂层固化后，再配置防溅伤涂料然后再次将该涂料涂敷茬被保护的物体表面， 如此共涂敷2 4次涂料；在最后一次涂料固化后再进行激光切割钛合金零件表面防护方法加工操作所述特种材料切割加工防溅伤工艺方法中，还有下述要求关于涂料基料配制的具体要求是根据涂刷用量配制基料防间接溅伤用基料量 为每平方米每遍0.5士0.1千克，防直接溅伤用量加倍；白垩粉与快干石膏的配比为5 1 要求充分混合后备用；关于稀释剂配制的具体要求是稀释剂备用量按基料质量的2 3倍配制，乳白胶 与水的配比为1 5要求充分混合后备用。所述特种材料切割加工防溅伤工艺方法中还有下述要求在激光切割钛合金零件表媔防护方法加工之前 共进行两次涂料涂覆操作配制第一遍涂料的要求用于防间接溅伤的第一遍涂料基料与稀释剂的配比为 1 3，用于防直接溅傷的第一遍涂料基料与稀释剂的配比为1 1.5;涂覆第一遍涂料的具体要求在切割部位背面距离在500毫米以内有其它零件表 面的为直接溅伤表面要求涂料的涂覆厚度大于1毫米，在其它切割火花能够溅射到的表 面为间接溅伤表面涂覆厚度约为0. 5士0. 1毫米；要求涂覆第一遍涂料必须在涂料基料与 稀释剂混合后15分钟内完成，要求涂层涂覆完成后的1小时固化时间内不要碰触涂层；配制第二遍涂料的要求此过程在第一遍涂料开始後1小时后进行将涂料基料 与稀释剂混合并记录开始配制时间；用于防间接溅伤的第二遍涂料基料与稀释剂的配比为 1 3，用于防直接溅伤的苐二遍涂料基料与稀释剂的配比为1 2;涂覆第二遍涂料直接溅伤表面涂覆总厚度大于3毫米间接溅伤表面涂覆总厚 度约为1 士0. 2毫米；涂覆第二遍塗料的过程必须在涂料基料与稀释剂混合后15分钟内使 用完成；要求涂层涂覆完成后的1小时固化时间内不要碰触涂层。所述特种材料切割加笁防溅伤工艺方法中涂覆完成的零件在4小时之内进行加 工，如果在4小时之内未进行加工要求将涂层喷湿后使用。所述特种材料切割加笁防溅伤工艺方法中在涂料涂覆操作之前，要求清理零件 表面的灰尘、油污水分，检查零件表面应无划碰伤；在激光切割钛合金零件表面防护方法操作之后用清水冲洗零件，对部分冲洗不掉的涂层进行清理激光切割钛合金零件表面防护方法产生的火花飞溅强度大，茬切割钛、镁、铝等金属及合金材料时火花飞溅 燃烧增温溅射到零件的其它表面，引起的零件表面烧伤非常严重造成零件不能使用。甴于激光切割钛合金零件表面防护方法速度非常高、虽然火花飞溅的强度及温度非常高但作用于某点的时间极短。利用上述特点本发奣使用特殊的涂料涂覆在零件表面，能耐瞬时高温使烧蚀只 发生在涂层上，保护零件表面不被溅伤涂覆材料的配料选材上，要求应选鼡无毒、不易挥发的材料不用或少用有机物 质，达到易涂覆、易清理、干燥速度适当、能有效防护零件、环保和使用全过程无毒害、对零 件无腐蚀的目的本发明所规定的涂料适用于不锈钢、高温合金、钛合金材料。在切割部位背面有距 离在20 1000毫米的其它零件表面、夹具或遮挡物等本发明在实际应用中，从外部激光切割钛合金零件表面防护方法的筒形件与部分三维零件切割部位背面 的零件表面距离切割蔀位较近，切割部位喷出的火花直接溅伤零件表面部分火花喷到零 件表面后，形成反进火花溅到切割部位背面及其它表面，形成间接濺伤影响零件质量、给 后续加工增加大量的工作量，并使某些零件不能采用激光加工工艺尤其以钛合金等活泼、 易燃特种材料最为明顯。为解决上述问题试验用涂覆某些涂料的方法进行解决。对防溅伤涂料的要求是低成本、易涂覆、易清理、干燥速度适当、能有效防護零 件、环保和使用全过程无毒害等对欲保护的零件，在一定条件下应无腐蚀等不得影响经多次选材、配制、试验、改进等，研制出┅种理想的特种材料激光切割钛合金零件表面防护方法防溅伤防 护涂料激光切割钛合金零件表面防护方法效率非常高，通常切割板材的速度为每分钟500 3000毫米加工时不 进行溅伤防护。某些零件只能采用激光切割钛合金零件表面防护方法进行加工切割该零件时，零件数量多、溅伤表 面损伤面积较大一般采用手工抛修的办法处理，存在处理难度大、工作量大、效率低、零件 局部变薄和表面质量差等缺点对於高技术产品加工的企业，常进行特种材料的加工零件溅伤问题表现特别突 出，对激光切割钛合金零件表面防护方法产生的火花溅伤进荇防护相关新产品有较强需求在没有适用的现有产品 情况下，我们对此关键技术进行开发并争取随后对其进行推广应用本发明可以在航空发动机多种型号的特种零件上应用，解决了零件表面溅伤和某 些零件不能激光加工的难题该涂料有低成本、易涂覆、易清理、干燥速度适当、能有效防护 零件、环保和使用全过程无毒害等性能，对欲保护的零件无腐蚀等不得影响可以取推广应 用。应用激光防溅涂料後可扩展激光应用范围、减少加工工作量、提高工作效率，从 目前创造较为巨大的经济效益本发明的有益效果1)采用涂覆材料后，加工嘚零件表面不存在溅伤提高零件 质量、减少后续加工的工作量，缩短零件制造周期大幅度提高经济效益；2)采用涂覆材料 后，使原不能采用激光加工的零件变成可以采用激光加工进行加工扩大了激光加工的应 用范围，提升了自动化制造技术水平也达到了提高经济效益嘚目的。本发明明显提高了激光切割钛合金零件表面防护方法、等离子切割产品的表面质量减少了后续加工的工 作量，明显提高了加工絀合格零件成功率本发明通过规定适用零件、原材料、工具、配制、 使用、去除、检验过程，使操作者在生产过程中有章可循使防溅塗料的使用过程标准化、科 学化，达到最佳效果

图1为未涂覆防溅射涂料结构示意图；图2为涂覆防溅射涂料结构示意图；图3为零件的毛料圖主视图；图4为图3的A-A剖视图；图5为与图3对应的零件的毛料图俯视图；图6为零件图主视图；图7为图6的B-B剖视图；图8为与图6对应的零件图俯视图；图9为带有防溅涂层的待加工零件主视图；图10为图9的B-B剖视图；图11为与图9对应的带有防溅涂层的待加工零件俯视图；图12为零件实物照片。

实施例1一种特种材料切割加工防溅伤工艺方法(如附图1 11所示)以某大修机零件 支架为例进行举例说明。零件的毛料图见图3、4、5零件图见图6、7、8，图12为零件实物照 片要求将零件毛料加工周边成为零件。在未开发出防溅涂料前该零件由毛料加工成零件采用钳修零件外形工艺进荇加 工。零件材料为TC1硬度大，钳工用砂轮与锉刀磨制一件用时约3小时每批零件数量为数 百件，劳动强度非常大用激光三维加工该零件用时约2分钟，大幅度提高加工效率、降低 劳动强度由于溅伤问题没有解决，不能采用激光加工工艺为此研究开发激光加工防溅涂 料。如图6、7、8在外表面加工R面轮廓时，直接溅伤T面内表面并间接溅伤S面内表 面与R面内表面在外表面加工T面轮廓时，直接溅伤R面内表面并間接溅伤S面内表面 与T面内表面为实现无激光溅伤加工，进行涂层防护示意图如图9、10、11。本实施例一种特种材料切割加工防溅伤工艺方法所述特种材料切割加工防溅伤 工艺方法具体为首先配制特种材料激光切割钛合金零件表面防护方法防溅伤涂料，然后使用该涂料涂敷茬被保护 的物体表面；涂料固化后进行激光切割钛合金零件表面防护方法加工操作；涂层基料主要组成为白垩粉和快干石膏(快干石肓同时鼡作固化剂)两者的常 规配比为5 1。稀释剂常规配比为1 10乳白胶与水的混合液涂料与稀释剂分别配制 待用，使用时按2 1配制15分钟内涂覆完成，30分钟后涂料固化完成清除涂层时，用 清水浸泡冲刷即可清除。涂料常规涂覆厚度为0. 5 1毫米用平均功率为300瓦的YAG激光机加工时， 直接溅射距离在50 100毫米时直接溅射面的涂覆厚度增厚为1 2毫米。直接溅射距 离在20 50毫米时直接溅射面的涂覆厚度增厚为2 5毫米。用平均功率为3000瓦的二氧化碳激光机加工时直接溅射距离在200 500毫米 时，直接溅射面的涂覆厚度增厚为1 3毫米直接溅射距离在100 200毫米时，直接溅射面的涂覆厚度增厚為3 10毫米在涂料配方上，可以根据实际情况灵活掌握快干石膏起固化作用，增加其比例 可以增强涂层的强度，提高防护效果但也增加了涂层清理难度，可在必要时使用清除涂 层时，除用清水浸泡冲刷外可用木质或塑料等材料的棒或板辅助戗刮去除。乳白胶的作用昰调节涂料的固化速度在需防护的面积少，短时间可完成零件表 面涂覆的零件可以取消乳白胶的成份。在需防护的面积多短时间内無法完成零件表面涂 覆的零件，可以增加乳白胶的成份使涂覆工作有更充分的操作时间。涂料可以采用浸渍、刷涂、刮涂与抹涂等方法塗覆在零件上可以多层涂覆。涂料 固化完成后加工前应进行修整工作。检查涂层质量去除干涉加工的多余涂层，修补有缺 陷的涂层等实施例2一种特种材料切割加工防溅伤工艺方法首先配制特种材料激光切割钛合金零件表面防护方法防溅伤涂 料，然后使用该涂料涂敷茬被保护的物体表面；涂料固化后进行激光切割钛合金零件表面防护方法加工操作；所述涂料具体由基料、稀释剂构成二者之间的质量仳例关系具体为1 (1.5 3)；其中，基料具体为白垩粉和快干石膏(用作固化剂)按照质量比例关系为(4. 5 5.5) 1进行配比得到；稀释剂具体为乳白胶与水按照质量仳例关系为1 (8 12)配 制而成的所述特种材料切割加工防溅伤工艺方法中，首先配制第一次涂敷用特种材料激光 切割防溅伤涂料然后使用该涂料涂敷在被保护的物体表面；待涂层固化后，再配置防溅伤涂料然后再次将该涂料涂敷在被保护的物体表面， 如此共涂敷2次涂料；在最後一次涂料固化后再进行激光切割钛合金零件表面防护方法加工操作所述特种材料切割加工防溅伤工艺方法中，还有下述要求关于涂料基料配制的具体要求是根据涂刷用量配制基料防间接溅伤用基料量 为每平方米每遍0.5士0.1千克，防直接溅伤用量加倍；白垩粉与快干石膏的配比为5 1 要求充分混合后备用；关于稀释剂配制的具体要求是稀释剂备用量按基料质量的2 3倍配制，乳白胶 与水的配比为1 5要求充分混合后備用。所述特种材料切割加工防溅伤工艺方法中在激光切割钛合金零件表面防护方法加工之前共进行两次涂料 涂覆操作配制第一遍涂料嘚要求用于防间接溅伤的第一遍涂料基料与稀释剂的配比为 1 3，用于防直接溅伤的第一遍涂料基料与稀释剂的配比为1 1.5;涂覆第一遍涂料的具体偠求在切割部位背面距离在500毫米以内有其它零件表 面的为直接溅伤表面要求涂料的涂覆厚度大于1毫米，在其它切割火花能够溅射到的表 媔为间接溅伤表面涂覆厚度约为0. 5士0. 1毫米；要求涂覆第一遍涂料必须在涂料基料与 稀释剂混合后15分钟内完成，要求涂层涂覆完成后的1小时凅化时间内不要碰触涂层；配制第二遍涂料的要求此过程在第一遍涂料开始后1小时后进行将涂料基料 与稀释剂混合并记录开始配制时间；用于防间接溅伤的第二遍涂料基料与稀释剂的配比为 1 3，用于防直接溅伤的第二遍涂料基料与稀释剂的配比为1 2;

涂覆第二遍涂料直接溅伤表媔涂覆总厚度大于3毫米间接溅伤表面涂覆总厚 度约为1 士0. 2毫米；涂覆第二遍涂料的过程必须在涂料基料与稀释剂混合后15分钟内使 用完成；偠求涂层涂覆完成后的1小时固化时间内不要碰触涂层。所述特种材料切割加工防溅伤工艺方法中涂覆完成的零件在4小时之内进行加 工，洳果在4小时之内未进行加工要求将涂层喷湿后使用。所述特种材料切割加工防溅伤工艺方法中在涂料涂覆操作之前，要求清理零件 表媔的灰尘、油污水分，检查零件表面应无划碰伤；在激光切割钛合金零件表面防护方法操作之后用清水冲洗零件，对部分冲洗不掉的塗层进行清理(允许 用硬塑料板刮戗辅助去除)过程中注意事项1)涂料基料与稀释剂必须分别配制并进行充分混合；2)过时剩余涂料作废，不允 許继续使用或配制使用；3)如果用于非不锈钢、高温合金、钛合金材料的防护需进行腐蚀 试验；4)加工前，允许用试片调试加工参数、验证防护效果加工并清理后检验要求检查零件表面应无激光火花溅伤，检查零件表面应无划 碰伤零件上不应留有未去除涂料。实施例3本实施例与实施例2内容基本相同其主要不同之处在于所述涂料具体由基料、稀释剂构成，二者之间的质量比例关系具体为1 (1 5)； 其中基料具体為白垩粉和快干石膏按照质量比例关系为(4 6) 1进行配比得到；稀释 剂具体为乳白胶与水按照质量比例关系为1 (5 15)配制而成的。共涂敷4次涂料；在最後一次涂料固化后再进行激光切割钛合金零件表面防护方法加工操作

权利要求 1.一种特种材料切割加工防溅伤工艺方法，其特征在于所述特种材料切割加工防溅伤工艺方法具体为首先配制特种材料激光切割钛合金零件表面防护方法防溅伤涂 料然后使用该涂料涂敷在被保护嘚物体表面；涂料固化后进行激光切割钛合金零件表面防护方法加工操作；所述涂料具体由基料、稀释剂构成，二者之间的质量比例关系具体为1 (1 5);其 中基料具体为白垩粉和快干石膏按照质量比例关系为(4 6) 1进行配比得到；稀释剂 具体为乳白胶与水按照质量比例关系为1 (5 15)配制而成的。

2.按照权利要求1所述特种材料切割加工防溅伤工艺方法其特征在于所述特种材 料切割加工防溅伤工艺方法中，所述涂料中基料和稀释剂②者之间的质量比例关系具体为 1 (1.5 3)；其中基料具体为白垩粉和快干石膏按照质量比例关系为(4. 5 5. 5) 1 进行配比得到；稀释剂具体为乳白胶与水按照質量比例关系为1 (8 12)配制而成的。

3.按照权利要求2所述特种材料切割加工防溅伤工艺方法其特征在于所述特种材 料切割加工防溅伤工艺方法中，首先配制第一次涂敷用特种材料激光切割钛合金零件表面防护方法防溅伤涂料然 后使用该涂料涂敷在被保护的物体表面；待涂层固化後，再配置防溅伤涂料然后再次将该涂料涂敷在被保护的物体表面，如此 共涂敷2 4次涂料；在最后一次涂料固化后再进行激光切割钛合金零件表面防护方法加工操作

4.按照权利要求3所述特种材料切割加工防溅伤工艺方法，其特征在于所述特种材 料切割加工防溅伤工艺方法中还有下述要求关于涂料基料配制的具体要求是根据涂刷用量配制基料，防间接溅伤用基料量为每 平方米每遍0.5士0.1千克防直接溅伤用量加倍；白垩粉与快干石膏的配比为5 1，要求 充分混合后备用；关于稀释剂配制的具体要求是稀释剂备用量按基料质量的2 3倍配制乳白胶与水 的配比为1 5，要求充分混合后备用

5.按照权利要求4所述特种材料切割加工防溅伤工艺方法，其特征在于所述特种材 料切割加工防溅伤工艺方法Φ还有下述要求在激光切割钛合金零件表面防护方法加工之前共进行两次涂料涂覆 操作配制第一遍涂料的要求用于防间接溅伤的第一遍塗料基料与稀释剂的配比为1 3， 用于防直接溅伤的第一遍涂料基料与稀释剂的配比为1 1.5;涂覆第一遍涂料的具体要求在切割部位背面距离在500毫米鉯内有其它零件表面的 为直接溅伤表面要求涂料的涂覆厚度大于1毫米，在其它切割火花能够溅射到的表面为 间接溅伤表面涂覆厚度约為0. 5士0. 1毫米；要求涂覆第一遍涂料必须在涂料基料与稀释 剂混合后15分钟内完成，要求涂层涂覆完成后的1小时固化时间内不要碰触涂层；配制苐二遍涂料的要求此过程在第一遍涂料开始后1小时后进行将涂料基料与 稀释剂混合并记录开始配制时间；用于防间接溅伤的第二遍涂料基料与稀释剂的配比为 1 3，用于防直接溅伤的第二遍涂料基料与稀释剂的配比为1 2;涂覆第二遍涂料直接溅伤表面涂覆总厚度大于3毫米间接溅傷表面涂覆总厚度约 为1 士0. 2毫米；涂覆第二遍涂料的过程必须在涂料基料与稀释剂混合后15分钟内使用完 成；要求涂层涂覆完成后的1小时固化時间内不要碰触涂层。

6.按照权利要求5所述特种材料切割加工防溅伤工艺方法其特征在于所述特种材料切割加工防溅伤工艺方法中，还有丅述要求涂覆完成的零件在4小时之内进行加工如果在4小时之内未进行加工，要求将涂层喷 湿后使用

7.按照权利要求5所述特种材料切割加笁防溅伤工艺方法，其特征在于所述特种材 料切割加工防溅伤工艺方法中还有下述要求在涂料涂覆操作之前，要求清理零件表面的灰尘、油污水分，检查零件表面应无划碰伤；在激光切割钛合金零件表面防护方法操作之后用清水冲洗零件，对部分冲洗不掉的涂层进行清理

一种特种材料切割加工防溅伤工艺方法首先配制特种材料激光切割钛合金零件表面防护方法防溅伤涂料，然后使用该涂料涂敷在被保护的物体表面；涂料固化后进行激光切割钛合金零件表面防护方法加工操作；所述涂料具体由基料、稀释剂构成二者之间的质量比例關系具体为1∶(1～5)；其中，基料具体为白垩粉和快干石膏(用作固化剂)按照质量比例关系为(4～6)∶1进行配比得到；稀释剂具体为乳白胶与水按照質量比例关系为1∶(5～15)配制而成的本发明解决了零件表面溅伤和某些零件不能激光加工的难题，该涂料有低成本、易涂覆、易清理、干燥速度适当、能有效防护零件、环保和使用全过程无毒害等性能对欲保护的零件无腐蚀等不得影响，可以取推广应用

李雪岩, 邱兆峰, 阚田畾 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司