控制薄壁鎳基高溫合金零件噴涂變形量研究

王艷麗　王雪梅

摘 要：控制鎳基高溫合金零件噴涂變形量介紹了承擔(dān)某公司的薄壁鎳基高溫合金零件在加工過程中所遇到的零件變形技術(shù)問題和解決途徑，論文介紹了通過摸索噴涂變形規(guī)律、更改噴涂夾具，最終解決了由于噴涂產(chǎn)生的零件變形問題，從而確保轉(zhuǎn)批產(chǎn)品的順利交付。為公司轉(zhuǎn)包產(chǎn)品贏得大量產(chǎn)品市場份額提供了技術(shù)保證。

關(guān)鍵詞：高溫合金；噴涂；夾具

引言

該文主要介紹了某公司的薄壁高溫合金零件轉(zhuǎn)批過程中所遇到的零件變形技術(shù)問題和解決途徑，論文介紹了通過摸索噴涂變形規(guī)律、更改噴涂夾具，最終解決了由于噴涂產(chǎn)生的零件變形問題。

1 研究要求

通過摸索噴涂變形規(guī)律、更改噴涂夾具，最終解決由于噴涂產(chǎn)生的零件變形問題，從而確保轉(zhuǎn)批產(chǎn)品的順利交付。

2 研究目標(biāo)

4號軸承封嚴(yán)機(jī)匣零件材料為Inco718，壁厚僅為2.032mm，屬于薄壁易變性零件，該件在批生產(chǎn)過程中產(chǎn)生機(jī)加工和噴涂后變形量變大，嚴(yán)重影響技術(shù)條件0.05的要求和0.127公差要求，目前一次合格率僅為5%，只能靠返修合格，因此通過研究，控制機(jī)加工和噴涂后零件的變形，提高該件一次合格率達(dá)80%以上。

3 試驗(yàn)

3.1 材料介紹

3.1.1 合金零件的材料規(guī)格和性能。文章所介紹的合金材料型號是Inconel 718，這種合金材料是一種時(shí)效強(qiáng)化變形鎳基高溫合金，其工作溫度在600℃以上，但是工作溫度的極限不應(yīng)超過了650℃。此合金材料具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如，第一有很好的抗疲勞性；第二抗輻射性；第三抗氧化性，第四抗腐蝕性，第五易加工和易焊接。這種合金材料的應(yīng)用很廣泛，在國內(nèi)外的航空發(fā)動機(jī)的生產(chǎn)過程中，應(yīng)用非常的廣泛。

3.1.2 零件結(jié)構(gòu)。該合金零件在生產(chǎn)過程中非常的典型，這是一種薄壁的環(huán)形機(jī)的閘件。此零件的外圓最大直徑是？準(zhǔn)391.68毫米，零件的總高度在109.3毫米零件壁厚只有2.032mm，零件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如圖1。

3.2 加工工藝技術(shù)難點(diǎn)及變形因素

3.2.1 加工工藝的主要技術(shù)難點(diǎn)。（1）合金材料存在難以加工的問題，文章介紹的Inconel 718就屬于這種類型的合金，在高溫下仍然不易變形。（2）合金材料的加工壁厚只有20.31毫米，并且合金材料的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出一種喇叭的形狀，與此同時(shí)在較小端面的位置內(nèi)圓需要噴涂，這樣就導(dǎo)致了零件的嚴(yán)重變形問題。（3）零件在加工過程中的精度要求較高，零件的加工基準(zhǔn)面的圓度要求為0.05毫米；直徑公差要求在-0.025-+0.025之間，還有其他的一些加工數(shù)據(jù)在加工的過程中都很難達(dá)到要求，在質(zhì)量上無法給予保障。

3.2.2 影響合金零件變形的主要因素。影響薄壁合金零件的變形的外在及內(nèi)在因素有很多，主要包括了機(jī)加工過程中產(chǎn)生的機(jī)加應(yīng)力，其中機(jī)加工工藝路線的合理性、機(jī)床、夾具、切削刀具選擇都會影響工件應(yīng)力。噴涂工藝過程也會對零件的部分尺寸產(chǎn)生影響，例如噴涂的裝夾定位，噴涂過程中零件的溫度及噴涂前吹砂壓力工藝等等。

3.3 試驗(yàn)過程

3.3.1 數(shù)據(jù)收集。通過現(xiàn)場跟蹤機(jī)加工和噴涂工藝過程，收集了部分零件的尺寸數(shù)據(jù)，具體如表1。

參考表1中的數(shù)據(jù)，我們可以很清晰的看到，合金零件在噴涂進(jìn)行前和進(jìn)行后的零件的圓度及零件的跳動還是受到影響較大的，這樣的影響就直接的影響了合金零件的加工誤差超標(biāo)。

3.3.2 零件的改進(jìn)過程。（1） 零件噴涂夾具的改進(jìn)。由于零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，噴涂裝夾時(shí)，若定位裝夾基準(zhǔn)與機(jī)加工裝夾定位基準(zhǔn)不一致，造成裝夾誤差，導(dǎo)致零件噴涂加工完后，技術(shù)條件超差。

在實(shí)際加工中發(fā)現(xiàn)夾具影響很大，經(jīng)歷著一個(gè)不斷改進(jìn)完善的過程。原零件的夾具止口定位和零件的之間的相互配合完全沒有定位的作用，這樣就會導(dǎo)致零件的夾具的止口位置不斷變大，出現(xiàn)配合間隙。通常間隙在0.02-0.03的范圍內(nèi)。改進(jìn)后的夾具如圖3。

（2） 刀具及切削用量的選擇。在機(jī)加工過程中，及容易由各種因素產(chǎn)生的機(jī)加應(yīng)力，在隨后的噴涂工藝過程中，零件表面大概達(dá)到150-200℃，在此情況下，應(yīng)力得到釋放。因此盡量降低零件在機(jī)加過程中的殘余應(yīng)力也是減少零件變形的主要方法。對于每一種涂層，都有一種或幾種適合的刀具能對涂層進(jìn)行機(jī)加工，選擇刀具通常要考慮機(jī)床的加工能力、工序內(nèi)容和工件材料、加工效率、加工質(zhì)量、加工成本等因素。切削用量不僅是在機(jī)床調(diào)整前必須確定的重要參數(shù)，而且其數(shù)值合理與否對加工質(zhì)量、加工效率、生產(chǎn)成本等有著非常重要的影響。最初選擇的車涂層刀具為二次利用的機(jī)夾刀，但經(jīng)幾批零件的加工不僅對涂層表面的技術(shù)條件有影響，而且對表面的加工質(zhì)量（光潔度）也不利，因此，經(jīng)查找相關(guān)資料并經(jīng)過幾批共約20件產(chǎn)品加工驗(yàn)證選擇M42國產(chǎn)焊接刀具加工該類涂層為最佳。在今后的機(jī)加工生產(chǎn)過程中，固化機(jī)加工工藝參數(shù)，例如進(jìn)刀量和刀具轉(zhuǎn)速等，也會對降低零件的機(jī)加應(yīng)力有很大的作用。

4 結(jié)束語

文章所應(yīng)用的數(shù)據(jù)和相關(guān)的理論都是經(jīng)過了近六個(gè)月的時(shí)間的不斷的工藝加工試驗(yàn)和噴涂試驗(yàn)的不斷改進(jìn)而來。這種合金零件的噴涂工序之后的尺寸誤差超標(biāo)的現(xiàn)象已經(jīng)有了很大程度的改善，大約下降了70%，大大地增加了生產(chǎn)效率，保證了零件的交付。并且為今后類似零件加工積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。

作者簡介：王艷麗（1973），遼寧凌源，高級工程師，涂敷技術(shù)。