郭春艷

摘 要：本文以某型航空發(fā)動機外涵承力環(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用，介紹了縮短鈦合金零件加工周期的方法，同時還介紹了在數(shù)控加工中利用層銑刀提高數(shù)控銑加工效率的技術。根據(jù)腐蝕工藝和熱處理工藝的工藝特點，通過調整加工余量的方式，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提供參考。

關鍵詞：鈦合金；腐蝕工藝；熱處理工藝；層銑刀

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A

1引言

鈦合金材料具有高強度重量比，耐腐蝕，耐熱性強等特點，是航空發(fā)動機的普遍通用的金屬材料之一。遵循客戶對航空產品的高質量要求，通常鈦合金零件要進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。在高效技術加工的前提下，傳統(tǒng)加工工藝有待調整和優(yōu)化。通過大量的現(xiàn)場調查，并針對調查結果召開專家分析會，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。

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：首先，由于熱處理工藝后零件變形量難以控制，通常熱處理工藝預留加工余量在單邊3mm左右，而腐蝕工藝要求零件預留余量盡可能小，達到單邊余量1mm以內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，因此，零件熱處理工藝后，要求安排機械加工工序，即半精加工工序，然后再進行腐蝕工藝，以便去掉零件熱處理過程表面產生的氧化層，同時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行機械加工，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，達到縮短整個零件的加工周期，以便降低零件的加工成本。最基本調整加工工藝方案是，考慮將腐蝕工藝調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，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生化學反應。

第三，熱處理工藝之后是否產生增氫，是否需要安排氫含量檢測及除氫工藝過程。

3 現(xiàn)場調查

3.1熱處理現(xiàn)場調查

經(jīng)過對熱處理工藝的現(xiàn)場大量調查總結如下：

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生化學反應，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生增氫量，不需要檢測氫含量超標問題，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檢測的問題。

第三，在熱處理過程中，通過調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生的熱變形量。

另外，為了減小熱處理后零件產生的變形量，在零件粗加工過程中調整加工參數(shù)，使加工過程中不產生應力集中的現(xiàn)象。

3.2機加現(xiàn)場現(xiàn)狀調查

經(jīng)過對零件實際加工狀態(tài)大量數(shù)據(jù)的調查，總結如下：

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。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)場調查分析后，可以調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，針對上述調查結果，召集冶金工藝、熱處理工藝、腐蝕工藝等多部門的資深技術專家，根據(jù)現(xiàn)場調查結果進行討論，最后得出結論：

在變形量可控范圍內，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行。這樣，對材料為TC4的零件外涵承力環(huán)進行了簡單的工藝調整：

改進前工藝路線：粗車端面內孔及試件-粗車端面外圓-粗銑型面-穩(wěn)定處理-修基準-半精車小端-半精車大端-半精銑型面-腐蝕檢查-車基準-精車大端…… （其余工藝部分未示出）。

結語

針對鈦合金零件的加工，腐蝕工藝可以安排在時效熱處理工藝之前，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

[1]劉保庫，詹德培.鈦合金加工技術研究[J].新技術新工藝，2009.

[2]楊冠軍.鈦合金研究和加工技術的新進展[J].鈦工業(yè)進展，2001（03）.