航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣化學(xué)銑工裝研究

李巖+楊傳勇

摘 要：化學(xué)銑特種加工工藝廣泛應(yīng)用于航空工業(yè)中大型薄璧零件加工，化學(xué)銑所有工裝的制造方法尚不成熟，需要我們?nèi)パ芯?、試?yàn)，選擇合理的技術(shù)方案。文章主要論述航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣化學(xué)銑加工所需工裝的制造過(guò)程。

關(guān)鍵詞：化學(xué)銑；PP材料；覆涂

中圖分類號(hào)：V263 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）35-0070-02

隨著戰(zhàn)斗機(jī)性能的不斷提升，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的要求也在不斷提高，隨之而來(lái)的是高性能材料的應(yīng)用，由于高性能材料逐漸被引進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的制造行業(yè)，對(duì)機(jī)械加工能力的要求也越來(lái)越復(fù)雜，越來(lái)越難保證設(shè)計(jì)要求，對(duì)刀具性能的要求越來(lái)越高，導(dǎo)致刀具消耗費(fèi)用在直線上升。因此采用新的加工方法來(lái)替代純粹的機(jī)械加工是一種必然趨勢(shì)，同時(shí)必將產(chǎn)生對(duì)新型工裝的需求。機(jī)匣化學(xué)銑工裝在制造方法上是一片空白，需要我們?nèi)ヌ剿?、試?yàn)，從中選擇比較合理的技術(shù)方案，來(lái)滿足化學(xué)銑工裝的要求。

1 化學(xué)銑技術(shù)簡(jiǎn)介

化學(xué)銑切特種工藝是利用化學(xué)溶液（酸、堿、鹽等）與金屬產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致金屬腐蝕溶解，從而改變零件形狀、尺寸的加工方法。它的特點(diǎn)是：（1）能加工任何難切削的金屬材料，并且不受材料強(qiáng)度和硬度限制；（2）適用于大面積零件加工和批量件加工，加工效率較高；（3）零件加工后變形小，沒(méi)有應(yīng)力、裂紋、毛刺等缺陷。（4）在化學(xué)溶液中添加合理的表面活性劑與光亮劑，能夠提高零件表面的光潔度和粗糙度，從而提高零件的裝配工藝性。

化學(xué)銑比一般的機(jī)械加工優(yōu)勢(shì)：通過(guò)控制化學(xué)溶液配比參數(shù)，對(duì)預(yù)先確定的部位從零件上除去基體材料，能夠獲得所需尺寸精度的零件，常用于加工特薄、易變形、大面積的零件，并且不會(huì)產(chǎn)生切削應(yīng)力，零件無(wú)變形。具有投資小、設(shè)備簡(jiǎn)單和適應(yīng)性廣，尤其是加工型面復(fù)雜的零件，以無(wú)刀具損耗、無(wú)切削內(nèi)應(yīng)力等優(yōu)點(diǎn)，成為制造領(lǐng)域中一項(xiàng)重要的加工技術(shù)，尤其在航空領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，主要用于減輕結(jié)構(gòu)重量，加工薄壁零件，加工復(fù)雜形狀和細(xì)微結(jié)構(gòu)零件。

2 化學(xué)銑工裝工藝分析

航空發(fā)動(dòng)機(jī)擴(kuò)散器機(jī)匣，材料為TA12，鈦及鈦合金具有密度小、強(qiáng)度高，抗斷裂和耐蝕性好的綜合性能，廣泛應(yīng)用于航空工業(yè)。其機(jī)械切削加工性能差，鈦及鈦合金熱導(dǎo)率小，切削加工時(shí)產(chǎn)生的熱量不易散失，導(dǎo)致刀具溫度過(guò)高、磨損很快，加工較大余量時(shí)易燒蝕，特別是對(duì)薄壁，外形復(fù)雜的零件，其加工難度更大。擴(kuò)散器機(jī)匣由于排氣溫度高，安裝座加強(qiáng)肋尺寸結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不宜采取焊接鈑金成形等工藝加工，采用化學(xué)銑工藝使安裝座、加強(qiáng)肋成形。槽液為濃硝酸+氨氣酸，工裝用于機(jī)匣零件的固定及旋轉(zhuǎn)。

化學(xué)銑工裝如圖1所示，主要零件為固定桿和活動(dòng)中軸，固定桿為焊接結(jié)構(gòu)外涂PYC膠或玻璃鋼，用于防酸腐蝕：活動(dòng)中軸為PP材料在其中間穿鋼管以確保軸的強(qiáng)度。

3 確定工裝材料

（1）PP材料，學(xué)名為聚丙烯，耐酸性能好，焊接性能好，具有良好機(jī)械加工性能，應(yīng)用廣泛。聚四氟乙烯，俗稱塑料王，耐酸性能在非金屬材料中最好，一般用于強(qiáng)酸性溶槽的制造。（2）PP管問(wèn)題：PP管由于沒(méi)有國(guó)標(biāo)，各廠家都是自主制造，因此市場(chǎng)上不一定有相應(yīng)的管料，根據(jù)相關(guān)的塑料廠通用標(biāo)準(zhǔn)，在鋼管標(biāo)準(zhǔn)上上浮一級(jí)，做為PP管的暫用標(biāo)準(zhǔn)。（3）PP材料工業(yè)及民用差別：PP材料大量應(yīng)用于民用，如PP-R冷熱水管，由于民用的PP管，主料為PP材料，另加入其他的添加劑等，特別是含雜質(zhì)量超標(biāo)，因此，民用PP管焊接性能不好，只能熱熔焊接。工業(yè)用PP材料，純度可以保證，焊接性能良好耐酸腐性能好，對(duì)于化學(xué)銑用工裝最好選用工業(yè)級(jí)PP材料，不推薦采用民用PP管。（4）OCrl7Ni2Mo2（SUS316）耐酸能力比Ocrl8Ni9（SUS304）強(qiáng)，但SUS316需要鍛件加工，可以用SUS304代替，對(duì)工裝使用過(guò)程沒(méi)有太大影響，僅僅是處于酸液中的時(shí)間要略有減少。

4 工裝焊接加工

（1）PP材料焊接問(wèn)題：采用PP焊條（一般各塑料廠自制），通過(guò)熱風(fēng)機(jī)（500度以上空氣），進(jìn)行焊接，工藝簡(jiǎn)單，能保證焊接質(zhì)量，工業(yè)用PP材料與民用PP材料焊接時(shí)，性能不好，但能焊接。（2）固定架焊接變形問(wèn)題：固定桿用定位夾具固定，焊接后拆下夾具，固定桿向里或向外變形約1mm，無(wú)法保證總圖±0.50mm的技術(shù)要求，因?yàn)榧訌?qiáng)三角片焊接時(shí)向一側(cè)收縮，產(chǎn)生拉應(yīng)力導(dǎo)致零件變形。改為采取用焊接連接桿進(jìn)行固定；再對(duì)焊接面有收縮傾向的地方進(jìn)行校形。

5 固定架整體做防腐涂層

工裝要求整體熱浸PVC膠或襯玻璃鋼防腐層厚度3-4um，目前此類常用工藝方法有以下4種：（1）熱浸PVC：將工裝放入PVC溶液中，溶液粘度類似于我們用的膠水狀態(tài)，采用蘸糖葫蘆的方法，將溶液一層層涂到工裝上，粘接力較好，涂層能抗輕微沖擊。通過(guò)提供試驗(yàn)件，第一次熱浸，零件表面僅能涂上0.7m，并且很不均均勻：二次熱浸，厚度增加不明顯，無(wú)法達(dá)到技術(shù)要求。（2）包涂法：利用PVC材料可以焊接的性能，利用PVC管板等將工裝整體進(jìn)行包裝，接口處采用焊接封口。這種方法，優(yōu)點(diǎn)是比前一種，在厚度上可以自由選擇，缺點(diǎn)是：沒(méi)有結(jié)合力，僅為包裝，易脫落?？捎糜谄嚵慵砻鎳娡浚行Ш穸?.5mm，不能保證技術(shù)要求。（3）噴涂PVC法：采用塑料噴涂設(shè)備，對(duì)工裝進(jìn)行噴涂。（4）襯玻璃鋼法：采用樹(shù)脂和纖維布（滌綸布），在零件表面進(jìn)行纏繞，3-4mm約纏10層，固定時(shí)間為24小時(shí)?？梢詫?duì)任何型面進(jìn)行襯覆，粘接力好，強(qiáng)度高。

通過(guò)對(duì)以上方法的綜合考慮及分析工裝的使用狀態(tài)，最終選擇第四種方案加工，首先，確定使用滌綸布+纖維布和3311型樹(shù)脂膠進(jìn)行襯覆，注意：不能完全使用滌綸布，原因是該材料透氣性不妤，易出氣泡現(xiàn)象。其次，襯覆過(guò)程注意事項(xiàng)：在整個(gè)襯覆過(guò)程中，如果某層沒(méi)有可靠粘接，出現(xiàn)襯覆層之間存在間隙，即氣泡現(xiàn)象，會(huì)降低涂覆層厚度，必須重新襯覆。最后，固定24小時(shí)，完成了對(duì)所有金屬材料的覆涂工作，保證了涂層在3-4mm的技術(shù)要求。

6 工裝制造注意事項(xiàng)

（1）PP材料要選擇工業(yè)級(jí)，可用PP焊條（塑料廠自制），利用熱空氣焊接PP管材沒(méi)有國(guó)標(biāo)，使用時(shí)最好與塑料廠聯(lián)系或到市場(chǎng)上做實(shí)際考察。（2）固定架焊接必須采用定位焊夾具，否則無(wú)法保證相對(duì)位置關(guān)系，采用連桿結(jié)構(gòu)，防止零件變形；加強(qiáng)三角片最好對(duì)稱分布（如左右方式），使焊接應(yīng)力相互抵消。（3）固定架防腐涂層優(yōu)選襯覆玻璃鋼，驗(yàn)收時(shí)注意襯層之間是否完全粘接，材料優(yōu)選3311型樹(shù)脂膠和滌綸布+纖維布配合襯覆。（4）活動(dòng)中軸，穿入SUS304鋼管，加強(qiáng)軸的強(qiáng)度；加工時(shí)采用配車方法，間隙控制在005-01（直徑），裝配時(shí)采用PP材質(zhì)的上水膠粘接固定。

7 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)多方咨詢及對(duì)相關(guān)廠家的走訪，與相關(guān)人員探討、研究，最終確定加工方法將工裝合格制造，根據(jù)工裝的使用反饋，對(duì)工裝的工藝進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，滿足發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣化學(xué)銑的使用要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].化學(xué)工業(yè)出版社.

[2]夏恭忱，石玉珍.中國(guó)航空材料手冊(cè)[M].北京標(biāo)準(zhǔn)出版社.

[3]郭成操.機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)[M].冶金工業(yè)出版社.

[4]于志涌.航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣加工工藝探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（17）：103.endprint