[發(fā)明專利]粉末高溫合金渦輪盤榫槽的拉削加工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310670859.9
• 申請日: 2013-12-10
• 公開（公告）號: CN103707016A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉海根;黃學(xué)懷;劉青海;胡祥松
• 申請（專利權(quán)）人: 中國南方航空工業(yè)（集團）有限公司
• 主分類號: B23P15/02
• 分類號: B23P15/02;B23D43/00
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 吳貴明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)動機零件加工技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種粉末高溫合金渦輪盤榫槽的拉削加工方法。

背景技術(shù)

航空發(fā)動機中渦輪盤的榫槽拉削加工技術(shù)是航空發(fā)動機加工關(guān)鍵技術(shù)之一，對于中小型航空發(fā)動機而言，其榫槽精度特別高，齒型復(fù)雜。在發(fā)動機零件型面精度高的基礎(chǔ)上，若材料又特別難加工，雙重難點疊加導(dǎo)致形成一個瓶頸，亟待突破。

目前，對于各種材料的渦輪盤，通常都是在經(jīng)過最終熱處理(高溫合金為時效處理)后進行榫槽的拉削加工，但是這種加工方法僅能夠針對不銹鋼和變形高溫合金材料，但使用在新型的粉末高溫合金渦輪盤上，存在的缺點有：

(1)時效處理后材料加工性能極差，拉刀損耗大，加工成本高

在高強高硬狀態(tài)拉削，切削加工性極差。比不銹鋼和變形高溫合金材料的渦輪盤更難加工，特別是難拉削。拉削粉末高溫合金一把精拉刀僅能加工一個零件，加工成本很高。

(2)所加工的榫槽質(zhì)量較差

粉末渦輪盤研制初始階段，榫槽拉削速度依然選擇120～170mm／s，拉削加工過程出現(xiàn)多次打刀、崩刃現(xiàn)象，刀具快速磨損明顯，被打精拉刀后刀面亮帶特別明顯，磨損嚴重。如果只依據(jù)跨棒尺寸判斷渦輪盤合格率，合格率幾乎為零，榫槽尺寸單盤一致性差，第一齒與最后一齒差最大達0.08mm。如當時現(xiàn)場兩批共六件渦輪盤，三件因跨棒尺寸單盤相差0.05～0.08mm，超差處理降為地面使用，三件因打刀崩刃直接報廢。加工六件渦輪盤，每個零件成本就需三十多萬，加上拉刀報廢的消耗，總計損失一百多萬元，且嚴重耽誤了研制進度。

(3)傳統(tǒng)工藝路線已經(jīng)不能適應(yīng)高強高硬材料的加工

零件的拉削時材料狀態(tài)為最終時效態(tài)，零件處于高強高硬性能，拉削肯定困難，是打刀、刀具快速磨損的根本原因。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種粉末高溫合金渦輪盤榫槽的拉削加工方法，以解決現(xiàn)有粉末高溫合金渦輪盤榫槽拉削加工過程中打刀、刀具快速磨損、加工精度不夠以及成本過高的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種粉末高溫合金渦輪盤榫槽的拉削加工方法，依據(jù)粉末高溫合金渦輪盤的材料特性，對拉刀進行優(yōu)化，優(yōu)化拉刀的材料以提高拉刀的韌性和抗磨耗性能，優(yōu)化拉刀的齒升量以提高拉刀的耐磨性、拉削過程的平穩(wěn)性以及加工精確性；對拉削速度進行優(yōu)化以提高加工質(zhì)量和減少拉刀損耗；優(yōu)化工藝路線以改善拉削性能；粉末高溫合金渦輪盤以固溶態(tài)交付；粉末高溫合金渦輪盤在固溶狀態(tài)下進行榫槽拉削加工；通過熱處理得到粉末高溫合金渦輪盤成品。

進一步地，拉刀材料優(yōu)化，拉刀材料采用紅硬性、抗壓強度和耐磨性好的粉末冶金高速鋼。優(yōu)選地，拉刀材料采用粉末冶金高速鋼FT15。

進一步地，拉刀齒升量進行優(yōu)化，依據(jù)粉末高溫合金渦輪盤的材料特性，調(diào)整全套拉刀的齒升量。

進一步地，調(diào)整全套拉刀的齒升量，將粗拉刀齒升量控制在0.045mm-0.07mm，將精拉刀齒升量控制在0.02mm-0.035mm。

進一步地，拉削速度控制，拉削速度控制為30mm／s-50mm／s。

進一步地，在固溶狀態(tài)的粉末高溫合金渦輪盤進行時效處理前完成粉末高溫合金渦輪盤的榫槽拉削加工。

進一步地，粉末高溫合金渦輪盤榫槽的拉削加工方法的工藝路線包括：定制固溶態(tài)的粉末高溫合金渦輪盤毛坯，進行硬度檢查；對固溶態(tài)的粉末高溫合金渦輪盤進行榫槽拉削加工，拉削后依次檢查粉末高溫合金渦輪盤上各榫槽的跨棒尺寸并記錄；進行時效處理，同時檢查粉末高溫合金渦輪盤的硬度；再次檢查粉末高溫合金渦輪盤各榫槽跨棒尺寸并與時效處理前記錄值進行對比。

進一步地，依據(jù)工藝路線的具體工藝流程包括：定制固溶態(tài)的粉末高溫合金渦輪盤毛坯；毛坯粗加工；超聲波處理；低倍腐蝕處理；基準修改；榫槽拉削處理；粉末高溫合金渦輪盤的榫槽檢驗；時效處理；粉末高溫合金渦輪盤的榫槽再次檢驗；粉末高溫合金渦輪盤精加工；熒光處理；粉末高溫合金渦輪盤成品檢驗。

進一步地，粉末高溫合金渦輪盤的毛坯是由合金制成粉末然后通過靜壓方式形成的盤坯。

進一步地，時效處理后的粉末高溫合金渦輪盤的硬度為HRC48-50，強度為≥1340MPa。

本發(fā)明具有以下有益效果：