專利名稱：電腦移動硬盤主軸軸套用鈦管的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電腦移動硬盤主軸軸套用管材加工技術(shù)領(lǐng)域，更具體地講涉 及電腦移動硬盤主軸軸套用鈦管的加工方法。
背景技術(shù)：
用玻璃或陶瓷或不銹鋼加工成電腦移動硬盤主軸軸套的技術(shù)早已成熟， 而且由這種材料制得的主軸軸套長期以來被廣為應(yīng)用于電腦移動硬盤上，但 是隨著技術(shù)的發(fā)展，電腦工作速度的不斷提高，對主軸軸套的要求也與日倶 高，這里所稱的要求是業(yè)界周知的諸如強(qiáng)度、韌性、抗振、比重輕、耐磨等。 玻璃、陶瓷雖然具有強(qiáng)度高的長處，但韌性差、抗振性不理想易碎裂，使用 壽命難以保障，而且可加工性能差，成品合格率低；不銹鋼雖有韌性和可加 工性的長處，但材料比重大且耐磨性差及易腐蝕是其短處。鑒于上述不同材 料因各自的性質(zhì)、物理性能不同而不可能將所述的長處兼得，因此人們一直 在探索新的材料來替代玻璃、陶瓷、不銹鋼，藉以達(dá)到更適用、更耐用的目 的，例如至少能滿足移動硬盤轉(zhuǎn)速7200n/min甚至更高轉(zhuǎn)速的工作要求。
由于鈦金屬材料具有公知的韌性好、比重小、耐磨損、耐腐蝕、耐高溫 等的優(yōu)異特性而被譽(yù)為太空金屬，這些優(yōu)異特性恰好能全面彌補(bǔ)由玻璃、陶 瓷、不銹鋼材料制成的電腦移動硬盤主軸軸套的弊端，因此業(yè)界自然地將目 光鎖定于這種材料。
目前，對電腦移動硬盤主軸軸套用鈦管的加工是將鈦棒(圓柱形)直接 付諸金加工工藝車削獲得，然而實(shí)踐證明這種加工方法不可取，因?yàn)樵谧遭?棒加工至得以滿足主軸軸套用管材之程度的過程中，材料損耗巨大，往往要 以犧牲數(shù)倍于成品管材本身的材料來實(shí)現(xiàn)，從而給實(shí)際應(yīng)用造成價(jià)格障礙。 又，盡管我國目前已有屈指可數(shù)的企業(yè)特別是鋼鐵廠如中國上海鋼鐵五廠等 企業(yè)掌握了對鈦圓棒的穿孔，在加熱爐中將鈦圓棒加熱到940'C左右時(shí)，在
穿孔機(jī)上用純鉬頂頭進(jìn)行穿孔，得到穿孔鈦圓管，較前述的切削工藝而言可 以節(jié)約材料的損耗。但是，由于鈦材料的特殊特性，后續(xù)工藝難于為人們所 撐控，例如軋壓及熱處理的工藝要素往往無所適從，然而這些工藝要素恰恰 是保障產(chǎn)品質(zhì)量及合格率的關(guān)鍵。目前電腦移動硬盤主軸軸套采用鈦管之所 以僅停留于實(shí)驗(yàn)應(yīng)用階段而無法進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化的全面應(yīng)用，正是因?yàn)槭苌鲜龉?藝因素制約，此外作為電腦產(chǎn)品或電腦配件的生產(chǎn)廠商客觀上不具備加工移 動硬盤主軸軸套用管材的能力，因此給專業(yè)生產(chǎn)特種管材的廠商提出了技術(shù) 挑戰(zhàn)的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是要提供一種電腦移動硬盤主軸軸套用鈦管的加工方法， 該方法材料損耗小、工藝過程簡練而能滿足產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)要求。
本發(fā)明的任務(wù)是這樣來完成的， 一種電腦移動硬盤主軸軸套用鈦管的加 工方法，它包括以下步驟
A) 按成品鈦管的規(guī)格要求選取穿孔鈦圓棒；
B) 對穿孔鈦圓管作預(yù)處理；
C) 對預(yù)處理后的穿孔鈦圓管進(jìn)行多道冷軋、多道熱處理，得薄壁鈦圓管；
D) 對薄壁鈦圓管進(jìn)行成品冷軋，再進(jìn)行成品熱處理，得到電腦移動硬盤 主軸軸套用成品鈦管。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟B)中所述的預(yù)處理為修磨，所述的修磨 為去除穿孔鈦圓管內(nèi)、外壁上的由穿孔工藝所產(chǎn)生的細(xì)微裂紋。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，步驟C)中所述的對穿孔鈦圓管的多道冷 軋、多道熱處理是彼此交替進(jìn)行的，所述的冷軋的壓縮比為<70%，延伸率
<3倍。
在本發(fā)明的還一個(gè)實(shí)施例中，所述的對穿孔鈦圓管的多道冷軋包括至少第 一、第二、第三次中間冷軋，所述的多道熱處理包括至少第一、第二、第三次
中間熱處理；所述的交替是指在第一次中間冷軋后作第一次中間熱處理，在第
一次中間熱處理后作第二次中間冷軋，在第二次中間冷軋后作第二次中間熱
處理，進(jìn)而在第二次中間熱處理后作第三次中間冷軋，在第三次中間冷軋后
作第三次中間熱處理。
在本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例中，在所述的第一、第二、第三次中間冷軋時(shí)
分別向穿孔鈦圓管的孔內(nèi)注入用于改善孔壁光滑性的潤滑劑。 在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，所述的潤滑劑為氯化石蠟。 在本發(fā)明的進(jìn)而一個(gè)實(shí)施例中，所述的第一、第二、第三次中間熱處理
為真空退火，所述的真空退火溫度為670-690°C、真空度為lX10^MPa、保 溫時(shí)間為120-150min。
在本發(fā)明的又進(jìn)而一個(gè)實(shí)施例中，所述的壓縮比為穿孔鈦圓管在軋制前 后的截面積之比。
在本發(fā)明的還進(jìn)而一個(gè)實(shí)施例中，步驟D)中所述的成品冷軋的壓縮比為 <70%，延伸率為<3倍，所述的壓縮比為冷軋前后的薄壁鈦圓管的截面積 之比，并且在成品冷軋時(shí)向薄壁鈦圓管的管孔內(nèi)注入潤滑劑，潤滑劑為氯化 石蠟。
在本發(fā)明的再進(jìn)而一個(gè)實(shí)施例中，步驟D)中所述的成品熱處理為真空退 火，真空退火溫度為650-670°C、真空度為lXl(T2MPa、保溫時(shí)間為 120-150min。
本發(fā)明方法由于采用了對穿孔鈦圓管的多道冷軋、多道熱處理以及成品 冷軋、成品熱處理，因此在自穿孔鈦圓管到電腦移動硬盤主軸軸套用鈦管成 品的全過程中的成材率達(dá)到89%以上，成品合格率達(dá)97%以上；與已有技 術(shù)中的玻璃、陶瓷、不銹鋼相比，具有理想的物理性能，如韌性(延伸率 25-45%)、抗拉強(qiáng)度(MPa)440-620、熔點(diǎn)1668'C、耐低溫-253'C性能不變、 耐磨損和耐腐蝕程度優(yōu)異；方法步驟簡單，所依賴的設(shè)備不苛刻，能滿足工 業(yè)化生產(chǎn)要求。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l:
以為上海森松有限公司(日本森松工業(yè)株式會社在中國設(shè)立的企業(yè))加 工規(guī)格為外徑24.5111111、壁厚2.6mm的電腦移動硬盤主軸軸套用鈦管為例。
A) 按成品鈦管的規(guī)格要求選取穿孔鈦圓管，具體是從中國上海鋼鐵五 廠購入規(guī)格為外徑88mm、壁厚8mm、長度為95cm的穿孔鈦圓棒，申請人 還稱這種穿孔鈦圓棒為料坯；
B) 對由步驟A)所得到的穿孔鈦圓管進(jìn)行預(yù)處理，即修磨，亦稱修坯，之 所以要進(jìn)行修磨，這是因?yàn)殁伈脑诩訜嶂?5(TC以上時(shí)具有吸收氧氣和氮?dú)?的特性，圓棒在熱穿孔后，由于該兩種氣體的侵入而在穿孔鈦圓棒的外壁上 形成有細(xì)微的裂紋及氧化層，同時(shí)由于鈦圓棒本身難免殘留有缺陷，在穿孔 過程中不但不能消除，且反而會延伸，因此需要通過外表面修磨及機(jī)床用鏜
刀對內(nèi)孔進(jìn)行處理，用切削工具(刀)對內(nèi)壁切削，切削量控制在0.3111111左 右，使細(xì)微裂紋、殘留瑕疵從穿孔鈦圓管的內(nèi)、外壁上去除；
C) 對經(jīng)由步驟B)修磨后的穿孔鈦圓管作三次中間冷軋、三次中間熱處 理，這里所稱的中間冷軋的含義是指在產(chǎn)品加工過程中即在得到薄壁鈦圓管 之前的冷軋，業(yè)界還稱其為過程冷軋，中間熱處理的含義同理，三次中間冷 軋中的第一、第二、第三次中間冷軋均采用二輥冷軋機(jī)，具體如下第一次 中間冷軋，配以55mm的內(nèi)模和68mm的外模，由軋鋼行普遍使用的但不限 于的如由中國江蘇省張家港市恒力機(jī)械有限公司生產(chǎn)、銷售的型號為LG60 二輥冷軋機(jī)冷軋，在冷軋時(shí)向穿孔鈦圓棒的內(nèi)孔中注入氯化石蠟或類似于氯 化石蠟作用的其它潤滑劑，以保障內(nèi)孔孔壁光潔剔透，控制軋前軋后的鈦圓 棒的截面積的壓縮比為37.5%,延伸率為1.6倍，經(jīng)本次(即第一次)冷軋 后，還可以依據(jù)要求對鈦圓棒進(jìn)行去油乃至酸洗以及修刨，得到外徑68mm、 壁厚6.5111111的鈦圓管，接著用真空爐作第一次真空退火，退火溫度69(TC、 真空度為lXl(T2MPa、保溫時(shí)間為145min,待冷卻至自然溫度后進(jìn)行第二 次中間冷軋(也稱中間道次冷軋)，用35mm內(nèi)模、45mm外模，由前述的 率為2倍，冷軋時(shí)同樣向內(nèi)孔中注入氯化石蠟，在本次冷軋后，可對鈦圓管 去油、酸洗、矯直、鏜孔，然后用真空爐作第二次真空退火(也稱中間道次 退火)，退火溫度680。C、真空度為lXl(T2MPa、保溫時(shí)間為130min，待冷 卻至自然溫度后，可進(jìn)行修刨，以去除冷軋時(shí)有可能留下的缺陷，得到外徑 45mm、壁厚4.65mm的鈦圓管，爾后用20.3mm內(nèi)模、27.5mm外模，優(yōu)選 但不限于的冷軋機(jī)采用如中國江蘇省張家港市恒力機(jī)械有限公司生產(chǎn)、銷售 的型號為LG30型冷軋機(jī)作第三次中間冷軋，壓縮比為57%、延伸率為2.2 倍，冷軋時(shí)向內(nèi)孔中注入氯化石蠟，經(jīng)軋后的去油、酸洗、修刨后作第三次 真空退火，退火溫度675'C、真空度為lXl(T2MPa、保溫時(shí)間125min,得到外 徑27.5111111、壁厚3.6111111的薄壁鈦圓管；
D)對由步驟C)所得到的薄壁鈦圓管進(jìn)行成品冷軋，具體是使用19.3mm 的內(nèi)模和245mm的外模，在冷軋時(shí)向薄壁鈦圓管的管孔內(nèi)注入氯化石蠟， 冷軋機(jī)優(yōu)選采用中國江蘇省張家港市恒力機(jī)械有限公司生產(chǎn)、銷售的型號為 LD30三輥精軋機(jī)，控制壓縮比33.7%、延伸率1.51倍，得到外徑24.5mm、 壁厚2.6mm的成品管，再經(jīng)去油污(清潔處理)后付諸成品熱處理，具體 是采用真空退火，真空爐溫度為665'C、真空度為lXl(^MPa、保溫時(shí)間為 130min，冷卻后，可視具體情況進(jìn)行矯直、檢測例如探傷，并且依據(jù)用戶所 需的長度定尺截切、包裝。
由本實(shí)施例所得到的規(guī)格為外徑24.5111111、壁厚2.6mm的電腦移動硬 盤主軸軸套用鈦管以牌號TA2送國家有色金屬質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測，所有 技術(shù)指標(biāo)均合格，如延伸率為36%、抗拉強(qiáng)度(MPa)470、熔點(diǎn)1668'C、耐 低溫-253'C性能不變，能全面彌補(bǔ)用玻璃、陶瓷、不銹鋼作軸套所存在的不 足。而且成材率達(dá)卯％,成品合格率達(dá)97.8%。
以為上海森松有限公司(日本森松工業(yè)株式會社在中國設(shè)立的企業(yè))加 工規(guī)格為外徑15.1mm、壁厚1.9mm的電腦移動硬盤主軸軸套用鈦管為例。 A)按成品鈦管的規(guī)格要求選取穿孔鈦圓管，具體是從中國上海鋼鐵五
廠購入規(guī)格為外徑88mm、壁厚8mm、長度為95cm的穿孔鈦圓棒，申請人 還稱這種穿孔鈦圓棒為料坯；
B) 對由步驟A)所得到的穿孔鈦圓管進(jìn)行預(yù)處理，即修磨，亦稱修坯，之 所以要進(jìn)行修磨，這是因?yàn)殁伈脑诩訜嶂?50'C以上時(shí)具有吸收氧氣和氮?dú)?的特性，圓棒在熱穿孔后，由于該兩種氣體的侵入而在穿孔鈦圓棒的外壁上 形成有細(xì)微的裂紋及氧化層，同時(shí)由于鈦圓棒本身難免殘留有缺陷，在穿孔 過程中不但不能消除，且反而會延伸，因此需要通過外表面修磨及機(jī)床用鏜 刀對內(nèi)孔進(jìn)行處理，用切削工具(刀)對內(nèi)壁切削，切削量控制在0.3mm左 右，使細(xì)微裂紋、殘留瑕疵從穿孔鈦圓管的內(nèi)、外壁上去除；
C) 對經(jīng)由步驟B)修磨后的穿孔鈦圓管作四次中間冷軋、四次中間熱處 理，這里所稱的中間冷軋的含義是指在產(chǎn)品加工過程中即在得到薄壁鈦圓管 之前的冷軋，業(yè)界還稱其為過程冷軋，中間熱處理的含義同理，五次中間冷 軋中的第一、第二、第三次中間冷軋均采用二輥冷軋機(jī)，后二次采用三輥冷 軋機(jī)，具體如下第一次中間冷軋，配以55mm的內(nèi)模和68mm的外模，由 軋鋼行普遍使用的但不限于的如由中國江蘇省張家港市恒力機(jī)械有限公司 生產(chǎn)、銷售的型號為LG60 二輥冷軋機(jī)冷軋，在冷軋時(shí)向穿孔鈦圓棒的內(nèi)孔 中注入氯化石蠟或類似于氯化石蠟作用的其它潤滑劑，以保障內(nèi)孔孔壁光潔 剔透，控制軋前軋后的鈦圓棒的截面積的壓縮比為37.5%,延伸率為1.6倍， 經(jīng)本次(即第一次)冷軋后，還可以依據(jù)要求對鈦圓棒進(jìn)行去油乃至酸洗以 及修刨，得到外徑68mm、壁厚6.5mm的鈦圓管，接著用真空爐作第一次真 空退火，退火溫度6卯'C、真空度為lXl(T2MPa、保溫時(shí)間為145min，待 冷卻至自然溫度后進(jìn)行第二次中間冷軋(也稱中間道次冷軋)，用36mm內(nèi) 模、45mm外模，由前述的與第一次中間冷軋相同的二輥60型冷軋機(jī)進(jìn)行 冷軋，壓縮比為54%，延伸率為2.19倍，冷軋時(shí)同樣向內(nèi)孔中注入氯化石 蠟，在本次冷軋后，可對鈦圓管去油、酸洗、矯直、鏜孔，然后用真空爐作 第二次真空退火(也稱中間道次退火)，退火溫度685-C、真空度為IX 10-2MPa、保溫時(shí)間為135min，待冷卻至自然溫度后，可進(jìn)行修刨，以去除
冷軋時(shí)有可能留下的缺陷，得到外徑45mm、壁厚4.65mm的鈦圓管，爾后 用18mm內(nèi)模、25mm外模，優(yōu)選但不限于的冷軋機(jī)采用如中國江蘇省張家 港市恒力機(jī)械有限公司生產(chǎn)、銷售的型號為LG30型冷軋機(jī)作第三次中間冷 車L，壓縮比為58.7%、延伸率為2.4倍，冷軋時(shí)向內(nèi)孔中注入氯化石蠟，經(jīng) 軋后的去油、酸洗、修刨后作第三次真空退火，退火溫度687°C、真空度為1 Xl(T2MPa、保溫時(shí)間為120min，得到外徑25mm、壁厚3.5mm的鈦圓管； 采用LD30三輥冷軋機(jī)第四次中間軋制，使用21mm的外模，15.4mm的內(nèi) 模，進(jìn)行軋制，壓縮比為32%,延伸率為1.47倍，冷軋時(shí)向內(nèi)孔注入氯化 石蠟，經(jīng)軋制后，對鈦圓管去油，酸洗，修刨后得到外徑為21mm,壁厚為 2.8mm的薄壁鈦圓管，再進(jìn)行中間熱處理即第四次退火，退火溫度為675'C、 真空度為lXl(T2MPa、保溫時(shí)間120min;
D)對由步驟C)所得到的薄壁鈦圓管進(jìn)行成品冷軋，具體是使用18mm 的外模和13.4mm的內(nèi)模，冷軋機(jī)選用中國江蘇省張家港市恒力機(jī)械有限公 司生產(chǎn)、銷售的型號為LD30三輥精軋機(jī)軋制，然后去油、修磨，然后進(jìn)行 連軋，具體是用15.1mm的外模，11.3的內(nèi)模，在LD30三輥軋機(jī)上軋制， 控制總壓縮比為51.8%，延伸率2.03倍，得到外徑為15.1mm，壁厚1.9mm 的成品管，再經(jīng)去油污(清潔處理)后付諸成品熱處理，具體是采用真空退 火，真空爐溫度為655°C、真空度為lXl(T2MPa、保溫時(shí)間為145min,冷 卻后，可視具體情況進(jìn)行矯直、檢測例如探傷，并且依據(jù)用戶所需的長度定 尺截切、包裝。
由本實(shí)施例所得到的規(guī)格為外徑15.1mm、壁厚1.9mm的電腦移動硬 盤主軸軸套用鈦管以牌號TA2送國家有色金屬質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測,所有 技術(shù)指標(biāo)均合格，如延伸率為39%、抗拉強(qiáng)度(MPa)460、熔點(diǎn)1668'C、耐 低溫-253'C性能不變，能全面彌補(bǔ)用玻璃、陶瓷、不銹鋼作軸套所存在的不 足。而且成材率達(dá)卯.5%,成品合格率達(dá)98.2%。
權(quán)利要求
1、 一種電腦移動硬盤主軸軸套用鈦管的加工方法，其特征在于它包括以 下步驟A) 按成品鈦管的規(guī)格要求選取穿孔鈦圓棒；B) 對穿孔鈦圓棒作預(yù)處理；C) 對預(yù)處理后的穿孔鈦圓棒進(jìn)行多道冷軋、多道熱處理，得薄壁鈦圓管;D) 對薄壁鈦圓管進(jìn)行成品冷軋，再進(jìn)行成品熱處理，得到電腦移動硬盤 主軸軸套用成品鈦管。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電腦移動硬盤主軸軸套用鈦管的加工方法，其 特征在于步驟B)中所述的預(yù)處理為修磨，所述的修磨為去除穿孔鈦圓管內(nèi)、 外壁上的由穿孔工藝所產(chǎn)生的細(xì)微裂紋。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電腦移動硬盤主軸軸套用鈦管的加工方法，其 特征在于步驟C)中所述的對穿孔鈦圓管的多道冷軋、多道熱處理是彼此交替 進(jìn)行的，所述的冷軋的壓縮比為<70%，延伸率<3倍。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電腦移動硬盤主軸軸套用鈦管的加工方法，其 特征在于所述的對穿孔鈦圓管的多道冷軋包括至少第一、第二、第三次中間 冷軋，所述的多道熱處理包括至少第一、第二、第三次中間熱處理；所述的 交替是指在第一次中間冷軋后作第一次中間熱處理，在第一次中間熱處理后 作第二次中間冷軋，在第二次中間冷軋后作第二次中間熱處理，進(jìn)而在第二 次中間熱處理后作第三次中間冷軋，在第三次中間冷軋后作第三次中間熱處 理。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電腦移動硬盤主軸軸套用鈦管的加工方法，其 特征在于在所述的第一、第二、第三次中間冷軋時(shí)分別向穿孔鈦圓管的孔內(nèi) 注入用于改善孔壁光滑性的潤滑劑。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電腦移動硬盤主軸軸套用鈦管的加工方法，其 特征在于所述的潤滑劑為氯化石蠟。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電腦移動硬盤主軸軸套用鈦管的加工方法，其 特征在于所述的第一、第二、第三次中間熱處理為真空退火，所述的真空退 火溫度為670-6卯'C、真空度為lXl(T2MPa、保溫時(shí)間為120-150min。
8、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電腦移動硬盤主軸軸套用鈦管的加工方法，其 特征在于所述的壓縮比為穿孔鈦圓管在軋制前后的截面積之比。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電腦移動硬盤主軸軸套用鈦管的加工方法，其 特征在于步驟0)中所述的成品冷軋的壓縮比為<70%，延伸率為<3倍，所 述的壓縮比為冷軋前后的薄壁鈦圓管的截面積之比，并且在成品冷軋時(shí)向薄 壁鈦圓管的管孔內(nèi)注入潤滑劑，潤滑劑為氯化石蠟。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電腦移動硬盤主軸軸套用鈦管的加工方法， 其特征在于步驟D)中所述的成品熱處理為真空熱處理，所述的真空熱處理為 真空退火，真空退火溫度為650-670°C、真空度為lXl(T2MPa、保溫時(shí)間為 120國150min。
全文摘要
一種電腦移動硬盤主軸軸套用鈦管的加工方法，屬于電腦移動硬盤主軸軸套用管材加工技術(shù)領(lǐng)域。包括以下步驟按成品鈦管的規(guī)格要求選取穿孔鈦圓棒；對穿孔鈦圓管作預(yù)處理；對預(yù)處理后的穿孔鈦圓管進(jìn)行多道冷軋、多道熱處理，得薄壁鈦圓管；對薄壁鈦圓管進(jìn)行成品冷軋，再進(jìn)行成品熱處理，得到電腦移動硬盤主軸軸套用成品鈦管。優(yōu)點(diǎn)在自穿孔鈦圓管到電腦移動硬盤主軸軸套用鈦管成品的全過程中的成材率達(dá)到89％以上，成品合格率達(dá)97％以上；具有理想的物理性能，如韌性(延伸率25-45％)、抗拉強(qiáng)度(MPa)440-620、熔點(diǎn)1668℃、耐低溫-253℃性能不變、耐磨損和耐腐蝕程度優(yōu)異；方法步驟簡單，所依賴的設(shè)備不苛刻，能滿足工業(yè)化生產(chǎn)要求。
文檔編號C21D9/08GK101121179SQ200710025360
公開日2008年2月13日 申請日期2007年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月26日
發(fā)明者呂偉青, 俊 徐, 曾建峰, 陳利民 申請人:常熟市旋力精密鋼管有限公司