摘 要：化銑工藝是利用化學溶液與金屬產生化學反應，借助有效的保護措施，使零件不需要的部分金屬腐蝕溶解，從而獲得零件所需尺寸和形狀的一種特種加工方法。本文介紹了化學銑切鈦合金零件專用工裝的設計，指出了其存在的不足之處 。

　　關鍵詞：化學銑切；鈦合金；零件；專用工裝；設計

　　1 專用工裝設計

　　1.1 材料的選擇

　　化銑鈦合金零件工裝使用的材料，首先必須能耐住濃氫氟酸和濃硝酸的腐蝕，現(xiàn)場對非金屬材料：玻璃鋼、有機玻璃、尼龍、ABS、聚氨酯板、軟聚氯乙烯、聚四氟乙烯、PVC、氯丁橡膠、丁腈橡膠、天然橡膠、黑耐油橡膠、聚丙烯，進行了280小時化銑液浸泡試驗。試驗發(fā)現(xiàn)：聚丙烯、聚四氟乙烯、丁腈橡膠三種材料狀態(tài)沒有改變，PVC材料顏色微變外，其余材料都已經發(fā)生性能改變，包括顏色、硬度、脆性、強度等；現(xiàn)場對選用常用不銹鋼材料OCr17Ni2Mo2（SUS316）及OCr18Ni9（SUS304）進行試驗對比，SUS316要比SUS304耐腐蝕性要好，但二者使用時，必須涂防護膠。

　　PP材料：學名為聚丙烯，耐酸性能好，焊接性能好；具有良好機械加工性能，應用廣泛，可以進行同種材料焊接，因此可以作為結構件，但強度不高，做承力件，需內襯鋼材或增加材料厚度；如果無法買到工業(yè)用PP材料，也可用民用的PP-R材料，如熱水管件等，但耐腐蝕不如前者，只能進行熱熔焊接；工業(yè)用PP材料，純度可以保證，對于化學銑用工裝，最好選用工業(yè)級PP材料，不推薦采用民用PP管件，如必須采用，優(yōu)先選擇使用PP-R熱水管件。

　　SUS316耐酸能力比SUS304強，但SUS316在市場上很難買到，可以用SUS304代替，對工裝使用過程沒有太大影響，僅僅是處于酸液中的時間，要略有減少。

　　丁腈橡膠：可作為墊片使用，現(xiàn)場使用后丁腈橡膠表面沒有變化，但材料硬度略有降低，外觀表面顏色沒有變化。

　　聚四氟乙烯：在化銑液中有很好的表現(xiàn)，由于聚四氟乙烯為高溫壓結材料，不適于進行同材料焊接，同時與PP材料也無法進行塑料焊接；該材料粘接性能很差，除非表面清理的非常干凈。因此，聚四氟乙烯可以做螺釘、螺帽、墊片等單獨零件使用。

　　硬聚氯乙烯，又叫PVC，雖然耐腐蝕性能好，但在試驗中微變性，因此設計化銑工裝中盡可能不采用此種材料，但該材料有國家標準的管件，設計時也可采用，但不推薦，如有必要，推薦采用pp-R管件。

　　1.2 粘接技術

　　在工裝設計過程中，不可避免使用粘接劑，通過對各種粘接劑進行試驗表明：環(huán)氧樹脂、502膠水、PVC上下水膠具有良好表現(xiàn)。

　　環(huán)氧樹脂膠：對金屬和非金屬具有優(yōu)異的粘合力、耐熱性、絕緣性、硬度和軟性都好，可用于金屬、非金屬等材料的粘合；現(xiàn)場可采用配制環(huán)氧樹脂溶液進行工裝零件間的粘接及較大間隙填充，也可作為工裝修理時填堵磨損的面、孔修補等；當與化銑液長時間接觸，會腐蝕變薄，以此要及時復涂。

　　502膠水：對金屬、非金屬等具有非常好的粘接性能，試驗發(fā)現(xiàn)，粘接件能長時間浸在化銑液中而不開裂，如丁腈橡膠與PP材料粘接、PP材料與不銹鋼粘接等，但沾接表面必須打粗糙。

　　PVC上下水膠：是一種專門粘接PVC材料的粘接劑，包括上水膠、下水膠，在家庭裝修時經常使用，但粘接強度不大，不能承受大的沖擊，必要時要通過螺釘?shù)裙潭ǎ粚P材料也有一定粘接作用。

　　1.3 特種焊接技術

　　塑料焊接：PP材料有優(yōu)良的焊接能力，在化銑工裝中得到廣泛應用；焊接采用PP焊條（一般為廠家自制，市場上也有出售）通過熱風機（塑料焊機，500度以上空氣）進行焊接，保證焊接質量。

　　熱熔焊接：如采用民用PP-R材料，如采用塑料焊接，焊接性能不好，建議采用熱熔焊機對接焊接；這種方法可采用標準的PP-R材料上下水管件，如彎頭等，可以化銑工裝及相關裝備的設計、制造等。

　　1.4 涂敷技術

　　由于工裝中經常使用不銹鋼鋼材作為承力件，對其保護為重中之重，主要下面有以下涂敷方法：

　　（1）熱浸PVC法：就是將工裝放入PVC溶液中，將溶液一層層涂到工件上，粘接力較好，涂層能抗輕微沖擊。

　　（2）包涂法：利用PP材料可以焊接的性能，利用管、板等，將工件整體進行包裝，接口處采用焊接封口；在厚度上可以自由選擇，但沒有結合力，僅為包裝，可以考慮與粘接方法聯(lián)合使用。

　　（3）噴涂PVC法：采用塑料噴涂設備，對工裝進行噴涂，有效厚度一般為1.5mm工裝的使用會受到限制。

　　（4）襯玻璃鋼法：采用環(huán)氧樹脂和纖維布（或滌綸布），在零件表面進行纏裹，3-4mm約纏10層，固定時間為24小時。可以對任何型面進行襯覆，粘接力好，強度高，但粘接劑必須為環(huán)氧樹脂。。

　　1.5 工裝結構選擇

　　由于化銑中需要不斷攪拌，保證各加工面腐蝕速度一致，因此夾具優(yōu)選輪輻復合結構，臥式、立式均可，在電機帶動下，能緩緩旋轉，該結構具有輕巧、強度高、耐腐蝕好的特點。該化銑夾具主要固定架、活動中軸、墊片、緊鎖螺母及緊固件組成。

　　1.6 工裝設計中注意的問題

　　（1）丁腈橡膠墊片無法固定：粘接面沒有打毛，502膠水涂敷不夠，沒有墊片限位槽 。

　　（2）丁腈橡膠墊片表面失去彈性：材料老化，或502膠水涂在表面。

　　（3）涂敷玻璃鋼表面起鼓：纖維布透氣性不好，里面有空氣沒有排凈。

　　（4）涂敷玻璃鋼表面有坑：涂敷不到位，用環(huán)氧樹脂補添 。

　　（5）化銑工裝使用后，里面有化銑液，沒有設計排出孔或該孔堵塞。

　　（6）使用后螺釘位置表面塌陷：PP材料比較軟，加力擰緊時，材料發(fā)生塑性變形；可用環(huán)氧樹脂液修補，或增加大墊片分散壓應力。

　　2 化銑工裝技術的不足與展望

　　化銑工藝有其獨到的優(yōu)勢，隨著加工技術進步，對工裝的需求將會更加多樣，而設計、制造的工裝手段有很大的局限性，本文只從試驗角度對化銑工裝進行闡述，沒有涉及更多材料，還有很大的局限性，特別是對材料的使用狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括使用壽命等，都沒有確切的數(shù)據(jù)支撐；另外工裝結構強度方面，還沒有開展研究。

　　參考文獻

　　[1]趙永崗，等.化學銑切在鈦合金加工中的研究及應用[J].表面技術，2009.

　　[2]成大先.機械設計手冊（第四版第一卷）[M].北京：化學工業(yè)出版社.