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        葉片氣膜孔加工再鑄層控制

        2013-12-23 04:01:52崔智勇劉遵友王軼胡萌郝小紅
        機械工程師 2013年11期
        關(guān)鍵詞:電鏡氣膜電火花

        崔智勇, 劉遵友, 王軼, 胡萌, 郝小紅

        (中國人民解放軍第五七一九工廠,四川彭州611936)

        1 引 言

        氣膜孔加工方法主要有電液束加工、激光加工、電火花加工。電液束加工技術(shù)具有無重熔層、無裂紋、無加工應(yīng)力等特點,國內(nèi)電液束加工尚處于試驗摸索階段,尚未工程化應(yīng)用。激光加工技術(shù)具有加工速度快、成本低、重熔層較厚等特點,產(chǎn)品容易燒傷,適用于通孔加工。電火花加工是目前國內(nèi)氣膜孔加工的主要方法,通過參數(shù)合理選擇,有加工效率高、重熔層較薄等特點。

        2 產(chǎn)品特點

        葉片材料是DZ125 定向凝固鎳基鑄造高溫合金,鑄件采用無余量精密鑄造而成,是我國目前性能水平最高的鑄造高溫合金之一,具有良好的中、高溫綜合性能及優(yōu)異的熱疲勞性能,材料韌性大、硬度高。葉片見圖1。

        葉片沿葉身縱向分布6 排氣膜孔,每個孔X、Y、Z、A、B、C 的坐標(biāo)都不一樣,成空間三維分布。

        圖1 葉片

        技術(shù)要求為:(1)葉片孔徑有φ0.3mm 和φ0.4mm 各3 排,公差0.1mm,位置度φ0.3mm,重熔層厚度要求小于0.02mm。(2)孔表面狀態(tài)要求,表面不規(guī)則性≤0.038mm,晶間腐蝕≤0.01mm,局部腐蝕≤0.01mm,再鑄層厚度≤0.02mm,再鑄層裂紋每1.27mm 長度上≤1 道,斷續(xù)小珠≤0.02mm,不允許有飛濺物、燒傷、再鑄層脫離及砂眼。

        3 氣膜孔加工

        3.1 設(shè)備

        使用SE-GK010六軸電火花小孔機(見圖2),采用黃銅管作為工具電極,與工件之間施加高頻脈沖電源形成小脈寬,大峰值電流的放電加工,輔以高壓水冷卻排渣,加工直徑為0.2~3mm之間的深小孔,可直接在工件的斜面、曲面上加工。

        圖2 加工設(shè)備

        3.2 工藝試驗

        電火花加工受脈沖寬度、脈沖電流、脈沖間隔等因素影響,確定合理的加工參數(shù)非常重要。增大脈沖寬度和脈沖電流值,加工效率高,表面質(zhì)量較差,會產(chǎn)生裂紋、砂眼、脫層、燒傷的現(xiàn)象。脈沖間隔時間過短,則會造成電腐蝕產(chǎn)物不能完全排除而進(jìn)行二次放電,加工過程不穩(wěn)定;脈沖間隔時間過長,則加工效率降低。

        (1)第一批加工參數(shù)試驗

        為選擇合理的加工參數(shù),進(jìn)行了工藝試驗。第一批使用4 件產(chǎn)品,試驗參數(shù)由小到大逐漸遞增,見表1。

        表1 電火花加工試驗參數(shù)

        通過四組參數(shù)試驗,使用電子顯微鏡(以下簡稱“電鏡”)檢查氣膜孔表面質(zhì)量,與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比,均未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求,但對4 件產(chǎn)品氣膜孔加工電鏡檢查圖譜進(jìn)行分析,A03 氣膜孔表面質(zhì)量比其它3 件葉片氣膜孔表面質(zhì)量較好,見圖3。

        圖3 A03 氣膜孔電鏡檢查圖

        檢查結(jié)果:再鑄層厚度>0.02mm,存在斷續(xù)小珠,未見裂紋,表面不規(guī)則性≤0.038mm,晶間腐蝕≤0.01mm,局部腐蝕≤0.01mm。

        (2)第二批加工參數(shù)試驗

        為獲得合格氣膜孔的加工質(zhì)量參數(shù),在A03 試驗參數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整,見表2。

        表2 電火花加工試驗參數(shù)

        通過三組參數(shù)試驗,使用電鏡檢查氣膜孔表面質(zhì)量,與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比,A05 氣膜孔質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求,氣膜孔加工電鏡檢查圖譜見圖4、圖5。

        圖4 A05 葉片氣膜孔橫向電鏡檢查圖

        圖5 A05 葉片氣膜孔縱向電鏡檢查圖橫向

        檢查結(jié)果:未見白亮的再鑄層;存在極少數(shù)的斷續(xù)小珠,且厚度<0.02mm。表面不規(guī)則性≤0.038mm,晶間腐蝕≤0.01mm,局部腐蝕≤0.01mm,再鑄層厚度≤0.02mm。無飛濺物、燒傷、再鑄層脫離及砂眼,產(chǎn)品合格。

        4 結(jié) 論

        葉片沿葉身方向分布的6 排氣膜孔,采用專用設(shè)備,輔以夾具在機床工作臺上進(jìn)行定位,可以保證空間位置孔的加工精度,使用塞規(guī)檢查孔徑,全部合格。采用電火花加工方法,通過工藝試驗確定合理加工參數(shù),既可保證氣膜孔質(zhì)量,又能提高加工效率。

        [1] 徐成海.真空工程技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.

        [2] 王廣生.航空熱處理標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊[M].北京:航空工業(yè)出版社,2008.

        [3] 李嘉榮,熊繼春,唐定中.先進(jìn)高溫結(jié)構(gòu)材料與技術(shù)(上、下冊)[M].北京:國防工業(yè)出版社,2012.

        [4] 航空工業(yè)科技詞典編輯委員會.航空工業(yè)科技詞典(航空發(fā)動機與附件)[M].北京:國防工業(yè)出版社,1982.

        [5] 《中國航空材料手冊》編輯委員會.中國航空材料手冊[M].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2002.

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