航空用高溫合金封嚴環(huán)焊接件工藝研究

王蓮

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

關鍵詞：高溫合金；薄壁零件；加工工藝

中圖分類號：TG506 文獻標識碼：A

1 航空用高溫合金零件加工技術發(fā)展概況

目前，難加工材料的加工已引起了國內(nèi)外專家們的普遍關注，各個國家制造行業(yè)都在開發(fā)新型的刀具材料，改進加工設備，以此來提高難加工材料的加工精度。從上個世紀60年代開始，日本、美國、德國等國家先后建立起切削加工研究中心及服務中心，針對難加工材料的加工參數(shù)、切削用量等進行了大量的試驗。經(jīng)過幾十年刻苦努力，現(xiàn)已能提供出成熟的切削數(shù)據(jù)。

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，在高溫下能長期有效的工作。因此被廣泛的應用與于航空、航天及宇航工業(yè)。除此之外，導熱率和延展率也相對較大，其化學成分及600℃下的物理力學性能見表1、表2。

高溫合金在加工過程中存在以下的特點

（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械性能，使得零件在加工過程中所受的切削力較大；

（3）加工過程中加工硬化現(xiàn)象嚴重：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)象較為嚴重。受切削溫度的影響，材料中的強化相從固溶體中分解出來，呈彌散相分布，從而增大了硬化現(xiàn)象；

（4）切削溫度高，刀具磨損嚴重：在切削加工高溫合金零件的過程中，產(chǎn)生較大的塑性變形，會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)特點及工藝方案

航空用封嚴環(huán)類零件均為薄壁零件，是通過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，零件尺寸及技術條件難以保證。零件尺寸及技術條件較多，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、孔位置度等技術條件均在0.03以內(nèi)，不易保證。

為減少薄壁零件在加工過程中的變形，在粗加工后安排消除應力熱處理工序，以降低零件在加工過程中的變形。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)束后要安排時效處理工序，以達到高溫合金的材料強度。在結(jié)合零件的實際結(jié)構(gòu)及材料特性，制定出封嚴環(huán)零件的加工路線為：

毛料—粗車左右兩端—超聲波檢查—細車左右兩端—消除應力熱處理—修復基準—半精車左右兩端——消除應力熱處理—精車內(nèi)孔—釬焊—釬焊后檢查—時效—修復基準—磨加工—精車加工—銑加工—電解磨蜂窩—電成型加工—熒光檢查—中間檢驗—動平衡—平衡去重—最終檢驗。

3特種工藝加工

3.1電解磨加工

該零件內(nèi)孔通過真空釬焊，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)需要通過電解磨這種特殊工藝，將內(nèi)孔加工至設計要求尺寸。電解磨是一種電腐蝕的加工方法，通過圓柱形紫銅電極在電解液中的瞬間放電，來加工蜂窩結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點是加工過程中加工應力較低，對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。相對于一般的數(shù)控銑削加工而言，電成型加工的主要優(yōu)點是加工應力小、加工精度較高，缺點就是零件表面的粗糙度相對較差。

參考文獻

[1]王志厚.薄壁零件加工中防止變形的措施[J].寶成技術，1991（02）：20.

[2]張延成.航空薄壁結(jié)構(gòu)件加工變形數(shù)值仿真研究[J].東北大學，2008（02）：11-12.

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