鄭天勝 李澄 龔天才 孫升志

摘 要：對(duì)于航空事業(yè)而言，航空發(fā)動(dòng)機(jī)具有至關(guān)重要的作用，其加工質(zhì)量會(huì)對(duì)航空事業(yè)的發(fā)展造成直接的影響，而鋁合金零部件是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分，但在加工過程中，往往會(huì)受到各種因素的影響，從而出現(xiàn)加工變形問題，無法在航空發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)中進(jìn)行正常使用，同時(shí)也會(huì)降低航空發(fā)動(dòng)機(jī)的整體質(zhì)量，進(jìn)而限制航空事業(yè)的發(fā)展，因此，本文針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)中的鋁合金零部件加工變形問題進(jìn)行討論，對(duì)造成這種問題的原因加以了解，并探討減少加工變形問題的具體措施。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī)；鋁合金零部件；加工變形

鋁合金材料不僅有著良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性，而且具有抗腐蝕能力強(qiáng)、塑性高以及重量小的特點(diǎn)，此外，在物理性和機(jī)械加工性方面也較為突出，因此，其在航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，而在鋁合金加工方面，目前較為常用的方法就是切削加工，但在實(shí)際加工中發(fā)現(xiàn)，鋁合金零部件往往會(huì)受到殘余應(yīng)力的影響而出現(xiàn)變形問題，導(dǎo)致零部件的精度無法滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，這樣不僅會(huì)加大零部件的加工成本，還會(huì)對(duì)航空事業(yè)的快速發(fā)展造成一定的阻礙，所以，有必要針對(duì)減少加工變形的具體措施進(jìn)行深入的研究。

一、造成航空發(fā)動(dòng)機(jī)鋁合金零部件加工變形問題的主要原因

1、鋁合金毛坯加工過程中的殘余應(yīng)力影響

在對(duì)鋁合金零部件進(jìn)行加工時(shí)，如果不能確保加工工藝的精益性，非常容易在鋁合金金屬當(dāng)中出現(xiàn)受力不均的問題，而且金屬受到熱脹冷縮作用的影響，其在加工過程中也會(huì)出現(xiàn)受熱不均勻的問題，導(dǎo)致金屬加工期間有缺陷問題產(chǎn)生，而航空發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)中的鋁合金零部件通常件體較薄，在對(duì)其進(jìn)行體積壓縮時(shí)，難以保證結(jié)構(gòu)的均勻性，導(dǎo)致鋁合金零部件當(dāng)中會(huì)存在一些殘余應(yīng)力的積存，在這些殘余應(yīng)力發(fā)揮效用以后，就會(huì)造成零件的變形，使其在使用過程中難以真正的發(fā)揮效用，不利于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的正常使用。

2、機(jī)械加工中的殘余應(yīng)力影響

在對(duì)鋁合金零部件進(jìn)行切削加工時(shí)，在刀具與零部件表面進(jìn)行接觸時(shí)，會(huì)造成一定的塑性變形問題，并在鋁合金零部件表面形成較高的殘余應(yīng)力，同時(shí)會(huì)有一部分積存在零部件當(dāng)中，在這些零部件完成加工以后，會(huì)對(duì)零部件產(chǎn)生一定的作用力，導(dǎo)致加工之后的零部件出現(xiàn)變形問題，從而造成變形超差無法滿足使用需求。

3、冷校直過程中的殘余應(yīng)力影響

在使用鋁合金進(jìn)行航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件加工的過程中，需要進(jìn)行不斷的鍛造，而航空領(lǐng)域?qū)τ诹悴考募庸ぞ染哂泻芨叩囊?，在零部件加工過程中往往需要進(jìn)行冷校直處理，在此期間，會(huì)有較高的壓力作用在零部件上，會(huì)使其出現(xiàn)塑性變形，但將校直作用去除以后，處于自由狀態(tài)的鋁合金零部件當(dāng)中的殘留塑性變形應(yīng)力就會(huì)在其中形成殘余應(yīng)力，并積存在零部件當(dāng)中發(fā)揮作用，造成零部件的變形，對(duì)其質(zhì)量產(chǎn)生影響[1]。

二、減少鋁合金零部件加工變形問題的具體措施

1、減少內(nèi)部殘余應(yīng)力對(duì)加工質(zhì)量的影響

為了對(duì)鋁合金零部件當(dāng)中的殘余應(yīng)力進(jìn)行有效的減少，以此來達(dá)到提升零部件加工精度的目的，需要將鋁合金零部件中能夠?qū)庸ぞ仍斐芍苯佑绊懙臍堄鄳?yīng)力加以確定，具體可以通過加工殘余應(yīng)力的檢測試驗(yàn)進(jìn)行判定，其中造成零部件加工變形的主要應(yīng)力即為加工鋁合金毛坯料過程中熱鍛造產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，而影響最小的因素就是切削加工過程中形成的殘余應(yīng)力，該應(yīng)力作用在鋁合金零部件加工變形中的影響比較有限，此外，在對(duì)鋁合金零部件進(jìn)行粗加工以后，通過時(shí)效處理所釋放出的殘余應(yīng)力對(duì)于鋁合金零部件的質(zhì)量影響也相對(duì)較小。

而想要對(duì)鋁合金零部件的加工質(zhì)量進(jìn)行有效的提升，避免其在加工之后出現(xiàn)殘余應(yīng)力影響造成加工變形問題，還需要針對(duì)鋁合金零部件的相關(guān)加工工藝予以優(yōu)化，由于熱鍛造過程中形成的殘余應(yīng)力會(huì)對(duì)鋁合金零部件的質(zhì)量造成較大的影響，所以，在該階段加工的過程中，應(yīng)該對(duì)其中積存的殘余應(yīng)力進(jìn)行有效的釋放，并實(shí)現(xiàn)加工工藝的合理優(yōu)化，具體可以對(duì)鋁合金零部件進(jìn)行切割，使其成為兩個(gè)半環(huán)，從而達(dá)到釋放零件內(nèi)部殘余應(yīng)力的目的，使零件當(dāng)中的殘余應(yīng)力可以進(jìn)行重新的分布，通過該環(huán)節(jié)的優(yōu)化，能夠盡可能的降低、乃至消除零件當(dāng)中的殘余應(yīng)力，確保加工的質(zhì)量；針對(duì)鋁合金零部件加工進(jìn)行工藝優(yōu)化時(shí)，可以在精加工以前，采用獨(dú)立加工的方式，對(duì)整環(huán)件進(jìn)行處理，根據(jù)圖紙要求，對(duì)鋁合金零部件當(dāng)中的組合相配面基準(zhǔn)進(jìn)行處理，而對(duì)于其他部分只需要按照粗加工的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行處理即可，而且鋁合金零部件不需要進(jìn)行鉆孔操作，在粗加工完成以后，需要保留相應(yīng)的加工余量，使其能夠高出零件切斷之后產(chǎn)生的變形量[2]。

2、降低裝夾方式對(duì)零部件加工質(zhì)量的影響

在對(duì)鋁合金零部件進(jìn)行加工的過程中，為了確保加工質(zhì)量，需要針對(duì)裝夾零部件的方式進(jìn)行優(yōu)化處理，而既有鋁合金零部件夾裝主要是選擇較大的端面作為裝夾支撐，對(duì)于小端面則使用壓板進(jìn)行壓實(shí)，壓板數(shù)量為6個(gè)，由于沒有在角向進(jìn)行定位，且少于6個(gè)支撐點(diǎn)，所以該定位屬于不完全定位，運(yùn)用這種裝夾方式會(huì)使零部件受到裝夾作用的影響，產(chǎn)生較大的變形問題，進(jìn)而對(duì)零部件的精度造成影響，通過改進(jìn)以后，可以使用定位銷結(jié)合內(nèi)控基準(zhǔn)的方式進(jìn)行裝夾定位，在此過程中，要保證壓板能夠?qū)⒘悴考壕o，而且改進(jìn)之后夾具當(dāng)中的定位元件會(huì)對(duì)夾裝的6個(gè)自由度進(jìn)行有效的控制，形成完全確定的位置，實(shí)現(xiàn)了完全定位，使裝夾變形問題得到了有效的控制，使零部件加工質(zhì)量得到了相應(yīng)的保證[3]。

3、熱處理方式以及切削要素選擇

鋁合金材質(zhì)的硬度低、導(dǎo)熱性能好，能夠適應(yīng)高速切削操作，進(jìn)行粗加工時(shí)，可以設(shè)置較大的走刀量和切削速度，由于零件為薄壁，所以，在進(jìn)行半精加工時(shí)，粗加工切削速度可以設(shè)置在2＼3左右，而精加工則需要將切削速度控制在3/1，且要保持慢走刀，使零件表面能夠具有較高的加工質(zhì)量，確保其加工的尺寸精度，從而消除變形問題。

利用淬火和人工相結(jié)合的方式進(jìn)行毛坯處理，能夠?qū)M織晶粒進(jìn)行均化，使組織硬度得到有效的提升，在完成粗加工以后，要運(yùn)用時(shí)效與固溶相結(jié)合的處理方式改善零件切削加工的性能，使其中的加工應(yīng)力能夠得到均化或消除，時(shí)效處理需要在半精加工完成以后進(jìn)行，這樣將加工應(yīng)力有效消除，使零件在加工以后不會(huì)出現(xiàn)變形問題，而且通過對(duì)時(shí)效處理進(jìn)行穩(wěn)定的循環(huán)，可以穩(wěn)定零件加工組織，使其加工質(zhì)量滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求[4]。

結(jié)語：

綜上所述，相關(guān)單位在對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的鋁合金零部件進(jìn)行加工時(shí)，一定要對(duì)造成加工變形問題的原因加以了解，以此為根據(jù)對(duì)減少變形的相關(guān)措施進(jìn)行有效的應(yīng)用，以此來保證此類零件的加工質(zhì)量，使其能夠有效滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)的使用需求。

參考文獻(xiàn)：

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[3]陳涌曜.航空發(fā)動(dòng)機(jī)鋁合金零部件加工變形問題及解決措施[J].科學(xué)中國人，2017，10（4Z）.

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