[發明專利]一種改變航空發動機粉末盤加工表面殘余應力狀態的方法

無效

• 申請號: 201010605999.4
• 申請日: 2010-12-27
• 公開（公告）號: CN102560038A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 沈志云;石豎鯤;魏政;陳國文;張君
• 申請（專利權）人: 沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司
• 主分類號: C21D7/04
• 分類號: C21D7/04
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

技術領域

本發明屬于制造領域，特別提供一種改變航空發動機粉末盤加工表面殘余應力狀態的方法。

背景技術

現代噴氣推進技術的發展，要求材料具有足夠的力學性能和理化性能，特別是在使用溫度范圍內要有盡可能高的疲勞性能，由于粉末高溫合金晶粒細小，組織均勻，無宏觀偏析，合金化程度高，屈服強度高，抗疲勞性能好，是制造高推比航空發動機高溫熱端部件最佳材料。

雖然粉末材料具有良好的使用性能，但切削加工性能較差。眾所周知，金屬在切削加工中，無論采用常規加工還是特種加工，各種材料零件的表面構形或表面紋理組織都具有變化的特點，其表面物理特性也隨加工方法、加工條件的不同而不同，而零件表面層的變化對零件的使用性能有很大影響。

飛行器事故和故障的分析表明：疲勞破壞大都起源于工作應力高、形狀復雜、工作條件惡劣的零件表面或接近表面的部位。表面層的殘余拉應力造成的零件畸變和疲勞強度的降低，易引起裂紋，使零件產生疲勞斷裂和應力腐蝕，影響零件的可靠性和使用壽命。而殘余壓應力可提高零件抗疲勞性能和抗應力腐蝕能力，延長零件使用壽命。因此為了充分發揮粉末材料良好的使用性能，研究和解決零件表面殘余應力狀態顯得尤為重要。

金屬材料在切削加工后，加工表面均呈現殘余拉應力，通常盤類件是通過后續噴丸強化方法來改變加工表面應力狀態。而噴丸強化不利于改善零件表面粗糙度，甚至會使表面粗糙度升高，現在有些航空發功機粉末盤表面不要求噴丸處理。因此，必須高度關注零件加工表面質量和應力狀態，確保產品使用的可靠性。

提高航空發動機盤類件加工表面質量，傳統的工藝方法，是采用手工拋光方法。其勞動強度大、加工效率低，可控性差，質量不穩定。由于粉末高溫合金晶粒細小，組織均勻、致密，手工拋光勞動強度、難度更大，且拋光后表面粗糙度及應力狀態基本上無改善。

發明內容

本發明的目的在于提供一種改變航空發動機粉末盤加工表面殘余應力狀態的方法，該方法采用自動光整工藝方法，選用最佳的磨料、磨液配比及工藝參數，對粉末盤加工表面進行平滑、精整，改變零件加工表面紋理和殘余應力狀態，提高零件表面粗糙度等級及加工表面質量。

本發明具體提供了一種改變航空發動機粉末盤加工表面殘余應力狀態的方法，其特征在于：采用自動光整工藝方法，對粉末盤表面進行光整加工，工藝參數為：滾筒轉速50～60轉/分鐘，零件轉速10轉/分鐘；選用磨料為：Ф3剛玉MS球形磨料，磨液為：HYF磨液。

本發明提供的改變航空發動機粉末盤加工表面殘余應力狀態的方法，其特征在于：所述磨液的pH值為7.5~8。

本發明提供的改變航空發動機粉末盤加工表面殘余應力狀態的方法，其特征在于：所述磨料的粒度為150目。

本發明提供的改變航空發動機粉末盤加工表面殘余應力狀態的方法，其特征在于：采用正反轉交替的方法進行加工：零件正面加工1～1.5小時，正、反轉交替進行，各30～45分鐘；翻面后，反面再加工1～1.5小時，正、反轉交替進行，各30～45分鐘。

本發明解決了現有粉末盤機械加工后，表面殘余拉應力的問題。攻克了原粉末盤加工表面手工拋光過程不可控、表面粗糙度不易保證、加工效率低、質量不穩定的難題。

本發明設計了合理高效、質量穩定的工藝方法，通用自動光整工藝手段，使得加工過程可控并使表面獲得恒定一致的質量保證。能夠實現粉末盤加工表面高效自動拋光、棱邊和孔邊自動去毛刺及提高表面抗疲勞能力等多項復合高效加工法，改變加工表面紋理和殘余應力狀態，提高表面粗糙度等級。該方法不改變原有粉末盤的加工精度，確保粉末盤加工質量。

附圖說明

圖1??粉末盤輻板光整前180倍紋理照片；

圖2??粉末盤輻板光整后180倍紋理照片。

具體實施方式????

實施例1

粉末盤輻板光整前180倍紋理照片見圖1，采用自動光整工藝方法，對粉末盤加工表面進行光整。工藝參數為：滾筒轉速60轉/分鐘，零件轉速10轉/分鐘；選用粒度為150目的Ф3剛玉MS球形磨料；磨液為pH值為8的HYF磨液。磨料磨液的配比為質量比5：1。

采用正反轉交替的方法進行加工：零件正面加工1小時，正、反轉交替進行，各30分鐘；翻面后，反面再加工1小時，正、反轉交替進行，各30分鐘。

光整前后表面粗糙度檢測結果及應力對比見表1、2，光整后180倍紋理照片見圖2。

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實施例2