一种大直径高温合金材料弹性环弹开量控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械加工技术领域，特别涉及了一种大直径高温合金材料弹性环弹开量控制方法。
【背景技术】
[0002]在机械加工技术中，特别是在航空发动机、燃气轮机涡轮转子零件加工制造中，大直径高温合金材料弹性环弹开量控制技术一直是弹性环件加工的技术关键，此类技术一直备受关注。大直径高温合金材料弹性环弹开量决定了弹性环开口处自然状态下间隙尺寸和集中检验载荷下开口处间隙尺寸，常规的机加加工工艺方法无法保证，随机性极大。本发明为制订同类零件的加工工艺方法提供了新的思路，可在同类零件中推广使用，在新一代航空发动机、地面涡轮燃机加工中具有广阔的应用前景。一种大直径高温合金材料弹性环弹开量控制技术，主要应用于航空发动机大直径高温合金材料弹性环的加工，解决了大直径高温合金材料弹性环弹开量决定了弹性环开口处自然状态下间隙尺寸和集中检验载荷下开口处间隙尺寸，常规的机加加工工艺方法无法保证的技术难题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了解决大直径高温合金材料弹性环，目前工艺方法难以保证开口处自然状态下和集中检验载荷间隙尺寸的技术瓶颈问题，特提供了一种大直径高温合金材料弹性环弹开量控制方法。
[0004]本发明提供了一种大直径高温合金材料弹性环弹开量控制方法，其特征在于:所述的大直径高温合金材料弹性环弹开量控制方法包括以下步骤:
[0005]热处理方案及热处理夹具结构确定:采用热处理工艺，高温合金材料只能进行一次时效热处理，该类零件毛料状态为固溶，加工过程中选用消除应力热处理，加工最后将零件装在专用热处理夹具进行时效热处理，既满足零件热处理性能，又能保证弹开量。
[0006]采用热处理夹具，由底座和压盖构成，夹具底座和压盖上有与零件配合的止口，组合后控制零件时效热处理过程中产生变形。夹具底座上有控制零件弹开量凸台，长度L，即弹性环开口处自然状态下间隙尺寸L。
[0007]所述的加工步骤包括:
[0008]粗车加工型面，对经过固溶热处理的毛坯进行粗车加工零件型面，去除大部分余量。加工参数为:转速n = 14r/min,进给量f = 0.2-0.22mm/r,切深t = Imm ；
[0009]消除应力热处理，由于粗车加工去除大部分余量,零件内部残留大量加工应力,通过消除应力热处理，降低零件变形。
[0010]加工参数如下:
[0011]热处理设备:中温电炉
[0012]装炉温度:彡150°C
[0013]保温温度:550±10°C
[0014]保温时间:120?135min
[0015]冷却方式:空冷
[0016]修复基准面及精车型面，经过热处理后的零件有一定的变形，精加工前要对基准面进行修复加工。以修复后的基准面为基准进行精车加工型面。加工参数为:n = 16-20r/min f = 0.16mm/r t = 0.3mm ；
[0017]切断线切割清理电加工表面，根据弹性环开口处自然状态下间隙尺寸L，计算需要线切割去除的长度，通过线切割切除零件上多余部分。线切割加工部位存在金属重熔层，对线切割加工表面进行清理，去除金属重熔层。
[0018]时效热处理，将零件装入专用的热处理夹具，注意将开口处安装在底座凸台上，同时注意与夹具底座和压盖上配合。将零件随同夹具一起放入热处理炉，按热处理制度进行时效热处理。
[0019]热处理设备:中温真空炉
[0020]装炉温度:彡150°C
[0021]升温速度:300± I (TC/h
[0022]保温温度:620±10°C
[0023]保温时间:300min?315min
[0024]冷却方式:充氩气0.2?0.4MPa冷至80°C以下出炉。
[0025]本发明提供的热处理方案，零件毛料状态为固溶，加工过程中选用消除应力热处理，加工最后将零件装在专用热处理夹具进行时效热处理，既满足零件热处理性能，又能保证弹开量。。
[0026]采用数控立式车床进行加工，分粗、精两个工步进行，可以有效减少薄片类零件的加工变形，可靠地保证了尺寸精度和技术要求。在去余量时，采用分段切削的加工方法，不但减少加工应力，控制零件变形，并可以实现自动断屑，有利于排屑和断屑。在数控程序的编制上，结合零件特点，按零件的理论型面编制程序，在型面接刀部位采用切向切入切出的方式，使得切入切出平稳过渡，并通过在计算机上模拟，检查、排除刀具于零件的干涉情况。
[0027]本发明的优点:
[0028]本发明所述的大直径高温合金材料弹性环弹开量控制方法，解决了新一代航空发动机一种大直径高温合金材料弹性环弹开量控制技术，解决了大直径高温合金材料弹性环开口处自然状态下间隙尺寸和集中检验载荷下开口处间隙尺寸，常规的机加加工工艺方法无法保证的技术难题。具有简单易实现，加工质量稳定的优点，保证了零件设计要求。
【附图说明】
[0029]下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明:
[0030]图1为本发明专用夹具的结构示意图；
[0031]图2为本发明专用夹具的局部结构示意图；
[0032]图3为夹具底座上控制零件弹开量凸台结构示意图；
[0033]图4为零件结构示意图；
[0034]图5为加工流程图。。
【具体实施方式】
[0035]实施例1
[0036]本发明提供了一种大直径高温合金材料弹性环弹开量控制方法，其特征在于:所述的大直径高温合金材料弹性环弹开量控制方法包括以下步骤:
[0037]热处理方案及热处理夹具结构确定:采用热处理工艺，高温合金材料只能进行一次时效热处理，该类零件毛料状态为固溶，加工过程中选用消除应力热处理，加工最后将零件装在专用热处理夹具进行时效热处理，既满足零件热处理性能，又能保证弹开量。
[0038]采用热处理夹具，由底座和压盖构成，夹具底座和压盖上有与零件配合的止口，组合后控制零件时效热处理过程中产生变形。夹具底座上有控制零件弹开量凸台，长度L，即弹性环开口处自然状态下间隙尺寸L。
[0039]所述的加工步骤包括:
[0040]粗车加工型面，对经过固溶热处理的毛坯进行粗车加工零件型面，去除大部分余量。加工参数为:n = 14r/min f = 0.22mm/r t = Imm ；
[0041]消除应力热处理，由于粗车加工去除大部分余量,零件内部残留大量加工应力,通过消除应力热处理，降低零件变形。
[0042]加工参数如下:
[0043]热处理设备:中温电炉
[0044]装炉温度:彡150°C
[0045]保温温度:560°C
[0046]保温时间:135min
[0047]冷却方式:空冷
[0048]修复基准面及精车型面，经过热处理后的零件有一定的变形，精加工前要对基准面进行修复加工。以修复后的基准面为基准进行精车加工型面。加工参数为:n = 20r/minf = 0.16mm/r t = 0.3mm ；
[0049]切断线切割清理电加工表面，根据弹性环开口处自然状态下间隙尺寸L，计算需要线切割去除的长度，通过线切割切除零件上多余部分。线切割加工部位存在金属重熔层，对线切割加工表面进行清理，去除金属重熔层。
[0050]时效热处理，将零件装入专用的热处理夹具，注意将开口处安装在底座凸台上，同时注意与夹具底座和压盖上配合。将零件随同夹具一起放入热处理炉，按热处理制度进行时效热处理。
[0051]热处理设备:中温真空炉
[0052]装炉温度:彡150°C
[0053]升温速度:310°C/h
[0054]保温温度:630°C
[0055]保温时间:315min
[0056]冷却方式:充氩气0.4MPa冷至80°C以下出炉。
[0057]本发明提供的热处理方案，零件毛料状态为固溶，加工过程中选用消除应力热处理，加工最后将零件装在专用热处理夹具进行时效热处理，既满足零件热处理性能，又能保证弹开量。。
[0058]采用数控立式车床进行加工，分粗、精两个工步进行，可以有效减少薄片类零件的加工变形，可靠地保证了尺寸精度和技术要求。在去余量时，采用分段切削的加工方法，不但减少加工应力，控制零件变形，并可以实现自动断屑，有利于排屑和断屑。在数控程序的编制上，结合零件特点，按零件的理论型面编制程序，在型面接刀部位采用切向切入切出的方式，使得切入切出平稳过渡，并通过在计算机上模拟，检查、排除刀具于零件的干涉情况。
[0059]实施例2
[0060]本实施例提供了一种大直径高温合金材料弹性环弹开量控制方法，其特征在于:所述的大直径高温合金材料弹性环弹开量控制方法包括以下步骤:
[0061]热处理方案及热处理夹具结构确定:采用热处理工艺，高温合金材料只能进行一次时效热处理，该类零件毛料状态为固溶，加工过程中选用消除应力热处理，加工最后将零件装在专用热处理夹具进行时效热处理，既满足零件热处理性能，又能保证弹开量。
[0062]