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        某型機(jī)外涵承力環(huán)精益加工研究

        2014-02-19 05:40:34郭春艷
        關(guān)鍵詞:鈦合金

        郭春艷

        摘 要:本文以某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)外涵承力環(huán)為典型零件,介紹了腐蝕工藝、熱處理工藝在鈦合金材料中的應(yīng)用,介紹了縮短鈦合金零件加工周期的方法,同時(shí)還介紹了在數(shù)控加工中利用層銑刀提高數(shù)控銑加工效率的技術(shù)。根據(jù)腐蝕工藝和熱處理工藝的工藝特點(diǎn),通過(guò)調(diào)整加工余量的方式,改變熱處理工藝和腐蝕工藝的工藝順序,從而杜絕了零件的半精加工工序,縮短了零件的工藝路線,提高了零件的加工效率,縮短了零件的加工周期。解決了鈦合金零件冗長(zhǎng)的工藝路線的問(wèn)題,為今后鈦合金零件的加工技術(shù)提供參考。

        關(guān)鍵詞:鈦合金;腐蝕工藝;熱處理工藝;層銑刀

        中圖分類號(hào):TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

        1引言

        鈦合金材料具有高強(qiáng)度重量比,耐腐蝕,耐熱性強(qiáng)等特點(diǎn),是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的普遍通用的金屬材料之一。遵循客戶對(duì)航空產(chǎn)品的高質(zhì)量要求,通常鈦合金零件要進(jìn)行腐蝕工藝和熱處理工藝。傳統(tǒng)加工工藝比較繁瑣,工藝路線比較長(zhǎng)。在高效技術(shù)加工的前提下,傳統(tǒng)加工工藝有待調(diào)整和優(yōu)化。通過(guò)大量的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,并針對(duì)調(diào)查結(jié)果召開(kāi)專家分析會(huì),最后針對(duì)鈦合金零件研究出了新的加工方法。本文以外涵承力環(huán)為例,介紹了一種鈦合金材料的新型加工技術(shù)。

        2 工藝路線安排

        2.1傳統(tǒng)加工方法

        腐蝕工藝與熱處理工藝在工藝路線的安排上,考慮以下幾點(diǎn):首先,由于熱處理工藝后零件變形量難以控制,通常熱處理工藝預(yù)留加工余量在單邊3mm左右,而腐蝕工藝要求零件預(yù)留余量盡可能小,達(dá)到單邊余量1mm以內(nèi)為最佳腐蝕工藝狀態(tài)。因此,腐蝕工藝通常安排在熱處理工藝之后。

        其次,熱處理工藝之后產(chǎn)生的氧化層影響腐蝕檢查的效果,并且腐蝕工藝要求零件表面粗糙度較高,為Ra1.6以內(nèi),因此,零件熱處理工藝后,要求安排機(jī)械加工工序,即半精加工工序,然后再進(jìn)行腐蝕工藝,以便去掉零件熱處理過(guò)程表面產(chǎn)生的氧化層,同時(shí)提高零件加工表面粗糙度。

        第三,腐蝕工藝對(duì)零件表面已經(jīng)造成了腐蝕,因此零件在腐蝕工藝之后,需要對(duì)零件所有表面再進(jìn)行機(jī)械加工,即,精加工工序,以便去除掉腐蝕層。

        綜上所述,傳統(tǒng)工藝中,熱處理工藝安排在腐蝕工藝之前,熱處理工藝和腐蝕工藝之間要進(jìn)行半精加工工序,腐蝕工藝之后安排精加工工藝,工藝路線如下:

        粗加工-熱處理-半精加工-腐蝕-精加工

        2.2新型加工方法

        新型工藝加工方法,從縮短零件的工藝路線著手,達(dá)到縮短整個(gè)零件的加工周期,以便降低零件的加工成本。最基本調(diào)整加工工藝方案是,考慮將腐蝕工藝調(diào)整到熱處理工藝之前,即:粗加工-腐蝕-熱處理-精加工,減少了半精加工過(guò)程(包括車、銑加工)。這樣一來(lái),需要解決三方面問(wèn)題:

        第一,零件加工變形問(wèn)題。零件在熱處理后,變形量控制在1mm以內(nèi),即滿足腐蝕工藝對(duì)零件腐蝕表面余量1mm的要求。

        第二,確定零件腐蝕工藝之后,零件表面殘留的腐蝕液對(duì)熱處理加熱爐不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。

        第三,熱處理工藝之后是否產(chǎn)生增氫,是否需要安排氫含量檢測(cè)及除氫工藝過(guò)程。

        3 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

        3.1熱處理現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

        經(jīng)過(guò)對(duì)熱處理工藝的現(xiàn)場(chǎng)大量調(diào)查總結(jié)如下:

        第一,零件表面殘留的腐蝕液在干燥狀態(tài)下對(duì)熱處理加熱爐不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),因此在加工余量允許的前提下,可以考慮腐蝕工藝安排在熱處理工藝之前。

        第二, 600℃以下的穩(wěn)定熱處理工藝幾乎不產(chǎn)生增氫量,不需要檢測(cè)氫含量超標(biāo)問(wèn)題,因此,如果腐蝕工藝安排在熱處理工藝之前,并不存在氫含量重復(fù)檢測(cè)的問(wèn)題。

        第三,在熱處理過(guò)程中,通過(guò)調(diào)整零件在熱處理爐中的擺放方式,可以減小零件在熱處理中產(chǎn)生的熱變形量。

        另外,為了減小熱處理后零件產(chǎn)生的變形量,在零件粗加工過(guò)程中調(diào)整加工參數(shù),使加工過(guò)程中不產(chǎn)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象。

        3.2機(jī)加現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)狀調(diào)查

        經(jīng)過(guò)對(duì)零件實(shí)際加工狀態(tài)大量數(shù)據(jù)的調(diào)查,總結(jié)如下:

        通過(guò)改變零件的加工方式,及加工余量分布,使零件的變形量控制在0.65mm范圍內(nèi)。這樣,零件在熱處理工藝之前的加工余量控制在單邊1mm,滿足腐蝕工藝的工藝要求。

        經(jīng)過(guò)上述現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析后,可以調(diào)整腐蝕工藝到熱處理工藝之前。這樣,零件的加工中就可以去掉半精加工工序,大量的縮短了零件的加工工藝路線,從而縮短了零件的加工周期。因此,解決問(wèn)題的核心轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂屏慵淖冃紊蟻?lái)。

        以外涵承力環(huán)為例,針對(duì)上述調(diào)查結(jié)果,召集冶金工藝、熱處理工藝、腐蝕工藝等多部門(mén)的資深技術(shù)專家,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行討論,最后得出結(jié)論:

        在變形量可控范圍內(nèi),保證腐蝕工藝要求的加工余量1mm的前提下,加工工藝路線可以將腐蝕工藝安排在穩(wěn)定熱處理工藝之前進(jìn)行。這樣,對(duì)材料為T(mén)C4的零件外涵承力環(huán)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的工藝調(diào)整:

        改進(jìn)前工藝路線:粗車端面內(nèi)孔及試件-粗車端面外圓-粗銑型面-穩(wěn)定處理-修基準(zhǔn)-半精車小端-半精車大端-半精銑型面-腐蝕檢查-車基準(zhǔn)-精車大端…… (其余工藝部分未示出)。

        結(jié)語(yǔ)

        針對(duì)鈦合金零件的加工,腐蝕工藝可以安排在時(shí)效熱處理工藝之前,這樣有利于縮短零件的工藝路線,從而縮短零件的加工周期。其次,鈦合金零件在銑加工中,采用飛碟銑刀加工要優(yōu)于傳統(tǒng)的玉米銑刀加工,有利于提高銑加工效率,降低零件制造成本。

        采用新加工技術(shù)加工的外涵承力環(huán),成果有三方面:

        (1)減小了零件的變形,避免了銑加工接刀痕的產(chǎn)生,杜絕了鉗工打磨零件的現(xiàn)象;

        (2)飛碟銑刀在鈦合金零件中的應(yīng)用,較傳統(tǒng)銑加工提高銑加工效率25.92%;

        (3)縮短了零件的制造周期,由原來(lái)的68天縮短到30天。

        參考文獻(xiàn)

        [1]劉保庫(kù),詹德培.鈦合金加工技術(shù)研究[J].新技術(shù)新工藝,2009.

        [2]楊冠軍.鈦合金研究和加工技術(shù)的新進(jìn)展[J].鈦工業(yè)進(jìn)展,2001(03).

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