某型機(jī)外涵承力環(huán)精益加工研究

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的工藝路線的問題，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。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。通過大量的現(xiàn)場調(diào)查，并針對調(diào)查結(jié)果召開專家分析會(huì)，最后針對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，減少了半精加工過程（包括車、銑加工）。這樣一來，需要解決三方面問題：

第一，零件加工變形問題。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及除氫工藝過程。

3 現(xiàn)場調(diào)查

3.1熱處理現(xiàn)場調(diào)查

經(jīng)過對熱處理工藝的現(xiàn)場大量調(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，不需要檢測氫含量超標(biāo)問題，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)檢測的問題。

第三，在熱處理過程中，通過調(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，在零件粗加工過程中調(diào)整加工參數(shù)，使加工過程中不產(chǎn)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象。

3.2機(jī)加現(xiàn)場現(xiàn)狀調(diào)查

經(jīng)過對零件實(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)過上述現(xiàn)場調(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，解決問題的核心轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂屏慵淖冃紊蟻怼?/p>

以外涵承力環(huán)為例，針對上述調(diào)查結(jié)果，召集冶金工藝、熱處理工藝、腐蝕工藝等多部門的資深技術(shù)專家，根據(jù)現(xiàn)場調(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，對材料為TC4的零件外涵承力環(huán)進(jìn)行了簡單的工藝調(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

針對鈦合金零件的加工，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，由原來的68天縮短到30天。

參考文獻(xiàn)

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