航空用高溫合金封嚴(yán)環(huán)焊接件工藝研究

王　蓮（沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110043）

航空用高溫合金封嚴(yán)環(huán)焊接件工藝研究

王蓮
（沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110043）

摘要：封嚴(yán)環(huán)焊接零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸精度及技術(shù)條件要求較高，加工精度很難保證。結(jié)合高溫合金材料特性，經(jīng)過(guò)分析研究，合理的安排工藝路線及特種工藝等。在機(jī)械加工方面，適當(dāng)?shù)倪x擇刀具材料及刀具結(jié)構(gòu)，制定合理的走刀路線，以降低零件在機(jī)械加工過(guò)程中的殘余應(yīng)力，提高零件的加工精度。

關(guān)鍵詞：高溫合金；薄壁零件；加工工藝

1　航空用高溫合金零件加工技術(shù)發(fā)展概況

目前，難加工材料的加工已引起了國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家們的普遍關(guān)注，各個(gè)國(guó)家制造行業(yè)都在開(kāi)發(fā)新型的刀具材料，改進(jìn)加工設(shè)備，以此來(lái)提高難加工材料的加工精度。從上個(gè)世紀(jì)60年代開(kāi)始，日本、美國(guó)、德國(guó)等國(guó)家先后建立起切削加工研究中心及服務(wù)中心，針對(duì)難加工材料的加工參數(shù)、切削用量等進(jìn)行了大量的試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)幾十年刻苦努力，現(xiàn)已能提供出成熟的切削數(shù)據(jù)。

表1　GH4169化學(xué)成分（wt%）

2　零件的工藝性分析及工藝方案的確定

2.1材料特性

該類(lèi)零件的材料為鎳基高溫合金GH4169，在高溫條件下有非常高的強(qiáng)度、抗腐蝕能力、優(yōu)良的熱疲勞性能、熱穩(wěn)定性能，在高溫下能長(zhǎng)期有效的工作。因此被廣泛的應(yīng)用與于航空、航天及宇航工業(yè)。除此之外，導(dǎo)熱率和延展率也相對(duì)較大，其化學(xué)成分及600℃下的物理力學(xué)性能見(jiàn)表1、表2。

高溫合金在加工過(guò)程中存在以下的特點(diǎn)

（1）塑性變形大：零件材料中存在大量的奧氏體組織使零件的塑性變形較大；

（2）切削力大：在較高的溫度下，材料仍具有較高的機(jī)械性能，使得零件在加工過(guò)程中所受的切削力較大；

（3）加工過(guò)程中加工硬化現(xiàn)象嚴(yán)重：高溫合金塑性變形較大，這使零件已加工表面的加工硬化現(xiàn)象較為嚴(yán)重。受切削溫度的影響，材料中的強(qiáng)化相從固溶體中分解出來(lái)，呈彌散相分布，從而增大了硬化現(xiàn)象；

（4）切削溫度高，刀具磨損嚴(yán)重：在切削加工高溫合金零件的過(guò)程中，產(chǎn)生較大的塑性變形，會(huì)使刀具與零件之間的摩擦增大，切削力也隨之增大，由此產(chǎn)生較大的切削熱。

2.2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工藝方案

航空用封嚴(yán)環(huán)類(lèi)零件均為薄壁零件，是通過(guò)釬焊這種特殊工藝將鎳基高溫合金與蜂窩焊接在一起，釬焊溫度為1040℃，釬焊后零件變形量較大，零件尺寸及技術(shù)條件難以保證。零件尺寸及技術(shù)條件較多，精度要求較高，尺寸公差≯0.015，粗糙度一般在Ra0.4-0.8之間，圓柱度、跳動(dòng)、孔位置度等技術(shù)條件均在0.03以?xún)?nèi)，不易保證。

為減少薄壁零件在加工過(guò)程中的變形，在粗加工后安排消除應(yīng)力熱處理工序，以降低零件在加工過(guò)程中的變形。由于釬焊工序的溫度較高，零件在焊接蜂窩之前直徑及端面加工余量要相對(duì)較大，以增加釬焊工序零件的剛性。釬焊工序結(jié)束后要安排時(shí)效處理工序，以達(dá)到高溫合金的材料強(qiáng)度。在結(jié)合零件的實(shí)際結(jié)構(gòu)及材料特性，制定出封嚴(yán)環(huán)零件的加工路線為：

毛料—粗車(chē)左右兩端—超聲波檢查—細(xì)車(chē)左右兩端—消除應(yīng)力熱處理—修復(fù)基準(zhǔn)—半精車(chē)左右兩端——消除應(yīng)力熱處理—精車(chē)內(nèi)孔—釬焊—釬焊后檢查—時(shí)效—修復(fù)基準(zhǔn)—磨加工—精車(chē)加工—銑加工—電解磨蜂窩—電成型加工—熒光檢查—中間檢驗(yàn)—?jiǎng)悠胶狻胶馊ブ亍罱K檢驗(yàn)。

表2　GH4169的物理力學(xué)性能

3　特種工藝加工

3.1電解磨加工

該零件內(nèi)孔通過(guò)真空釬焊，將高溫合金基體與蜂窩結(jié)構(gòu)焊接在一起，這種結(jié)構(gòu)需要通過(guò)電解磨這種特殊工藝，將內(nèi)孔加工至設(shè)計(jì)要求尺寸。電解磨是一種電腐蝕的加工方法，通過(guò)圓柱形紫銅電極在電解液中的瞬間放電，來(lái)加工蜂窩結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是加工過(guò)程中加工應(yīng)力較低，對(duì)薄壁零件的變形影響較小，可以提高零件的加工質(zhì)量及加工精度。

3.2電成型加工

電成型加工與電解磨加工原理相同，主要的區(qū)別在于電成型加工是采用成型電極，加工零件基體表面。相對(duì)于一般的數(shù)控銑削加工而言，電成型加工的主要優(yōu)點(diǎn)是加工應(yīng)力小、加工精度較高，缺點(diǎn)就是零件表面的粗糙度相對(duì)較差。

參考文獻(xiàn)

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[3]孔金星．低剛度薄壁零件的精密加工[J]．工具技術(shù)， 2003，37（12）：29．

中圖分類(lèi)號(hào)：TG506

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A