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低压一级内环车削的工艺改进
【摘要】:本文针对低压一级内环精加工工序工艺改进过程进行分析和论证,通过改制夹具,改进加工路线和切削用量,使零件加工达到了零件图纸要求。
【关键词】:高温合金、薄壁件、易变形、工艺路线
前言
低压一级内环是航空发动机上一重要零件。该零件材料为GH1140,是铁镍基高温合金,毛坯是锻坯,最大旋转直径为346mm,最长为22mm,,该零件属于典型薄壁旋转件,具体见图一。由于其材料和形状的特殊性,在前几批加工中许多尺寸和技术要求超差,严重影响了零件的交付。在工艺部门的指导下,根据前几批加工情况,以及零件特性和变形情况,重新改制了夹具,改进了原来的加工路线和切削用量,使以后所加工零件都达到了零件图纸要求。本文针对低压一级内环精加工工序工艺改进过程进行分析和论证。
图一
工艺流程及出现的问题
1、原工艺流程简介
0工序毛坯----10-30工序粗车----40工序稳定处理----45-50工序半精车----55工序磨工----60-70工序精车----75工序磨工----80工序拉工----90工序钳工----100工序标印s----110工序检验。
。
A为支靠面,B为定位面,C为压紧面。
改进前本精加工工序加工完后出现如下问题;因为没有专用夹具,使零件在自由状态下产生较为严重变形,如:±,-。
60工序加工内容:
图二
图三所示粗实线为70工序所加工的尺寸
B面为支靠面。C面为定位面。D面为压紧面。
二、加工中出现的问题
1、夹具装夹时引起零件的变形。
2、壁厚尺寸的局部超差
3、±,±,外圆尺寸Φ的局部超差,同轴度达不到工艺要求。
70工序加工内容
图三
图三
三、工艺分析
1、零件材料的分析
该零件材料为GH1140,为铁镍基高温合金,高温合金又称耐热合金,或热强合金,能在600℃~850℃的高温氧化及燃气腐蚀条件下工作,具有优良的热强性能、热稳定性能。其热强性取决于组织稳定性及原子间的结合力,这是由于在铁镍基中加入了高熔点的Cr、W、Mo、Ti、Nb等元素,原子间结合力大。另外,高温合金是航空、航天工业的重要结构材料。
1 高温合金的可切削性机理
1 .1 成分、金相组织对可切削性的影响高温合金的基体是高熔点的合金元素, 如铁、镍、铬、钴等, 根据其中一种金属占优势, 而具有铁基高温合金、铁镍基高温合金、镍基高温合金、钴基高温合金等名称。
组成高温合金的合金元素还有很多种, 包括金属和非金属合金元素, 这些合金元素在高温合金中可形成硬度高的化合物, 有的是碳化物, 如碳化钛( T i C ) 、碳化钒( V C ) 、碳化铌( N b C ) 、碳化钨( WC ) 等, 碳化物的显微硬度达 2 4 0 0~3 2 0 0 H V 。有的是氮化物, 如氮化钛( T i N) , 氮化钒( v N) , 氮化铌( N b N) 等, 氮化物的显微硬度更高, 莫氏硬度达 8 ~9 。有的是相间化合物, 如铬化铁( F e C r ) 、铬化钴( C o C r ) 、钼铬化铁( F e C r M o ) 等, 相间化合物的硬度也很高, 显微硬度达 1 0 0 0~1 3 0 0 H V 。此外, 还有 A l 2 和 s i ( ) 2 等相间硬质点。有的合金元素又熔人固溶体中使基体得到强化, 例如铝、钛在镍基奥氏体中形、而弥散分布的金属间化合物 7 , 即 N b A l , T i 强化基体。钨、钼, 铌、钽等元素则进入这些化台组织复杂化, 又析出它们的碳化物, 硼、锆等元永1 J ! l J 强化晶界。所有这些作用都使合金的高温强提高。
由于高温合金的成分和组织特性, 可切削性很差, 以4 5号钢的可切削性为 1 0 0 %, 高m合金的相属材料中可切削性极差的一种。
高温合金的抗热性愈高, 其可切削性愈謦。合金的抗热性与合金中的强化相的百分含量成直线关系, 合金中强化相愈多其分散程度愈商合金的抗热性就愈高。因此, 强化相含量较高的合会就具有较低的可切削性, 如
GH3 4 — GH3 6 — GH1 3 2 — GH1 3 5 —乙H1 4 0 — GH3 0 — GH3 3 — GH3 7 — GH4 9
部分高温合金的可切削性由易到难的J l I j 『 l 序, 随抗热性的提高可切削性下降。
高温合金可切削性差的原因又可归纳为以 F 几个方面:其切削加工性能表现在以下几个方面: