[发明专利]一种改变航空发动机粉末盘加工表面残余应力状态的方法

说明书

技术领域

本发明属于制造领域，特别提供一种改变航空发动机粉末盘加工表面残余应力状态的方法。

背景技术

现代喷气推进技术的发展，要求材料具有足够的力学性能和理化性能，特别是在使用温度范围内要有尽可能高的疲劳性能，由于粉末高温合金晶粒细小，组织均匀，无宏观偏析，合金化程度高，屈服强度高，抗疲劳性能好，是制造高推比航空发动机高温热端部件最佳材料。

虽然粉末材料具有良好的使用性能，但切削加工性能较差。众所周知，金属在切削加工中，无论采用常规加工还是特种加工，各种材料零件的表面构形或表面纹理组织都具有变化的特点，其表面物理特性也随加工方法、加工条件的不同而不同，而零件表面层的变化对零件的使用性能有很大影响。

飞行器事故和故障的分析表明：疲劳破坏大都起源于工作应力高、形状复杂、工作条件恶劣的零件表面或接近表面的部位。表面层的残余拉应力造成的零件畸变和疲劳强度的降低，易引起裂纹，使零件产生疲劳断裂和应力腐蚀，影响零件的可靠性和使用寿命。而残余压应力可提高零件抗疲劳性能和抗应力腐蚀能力，延长零件使用寿命。因此为了充分发挥粉末材料良好的使用性能，研究和解决零件表面残余应力状态显得尤为重要。

金属材料在切削加工后，加工表面均呈现残余拉应力，通常盘类件是通过后续喷丸强化方法来改变加工表面应力状态。而喷丸强化不利于改善零件表面粗糙度，甚至会使表面粗糙度升高，现在有些航空发功机粉末盘表面不要求喷丸处理。因此，必须高度关注零件加工表面质量和应力状态，确保产品使用的可靠性。

提高航空发动机盘类件加工表面质量，传统的工艺方法，是采用手工抛光方法。其劳动强度大、加工效率低，可控性差，质量不稳定。由于粉末高温合金晶粒细小，组织均匀、致密，手工抛光劳动强度、难度更大，且抛光后表面粗糙度及应力状态基本上无改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改变航空发动机粉末盘加工表面残余应力状态的方法，该方法采用自动光整工艺方法，选用最佳的磨料、磨液配比及工艺参数，对粉末盘加工表面进行平滑、精整，改变零件加工表面纹理和残余应力状态，提高零件表面粗糙度等级及加工表面质量。

本发明具体提供了一种改变航空发动机粉末盘加工表面残余应力状态的方法，其特征在于：采用自动光整工艺方法，对粉末盘表面进行光整加工，工艺参数为：滚筒转速50～60转/分钟，零件转速10转/分钟；选用磨料为：Ф3刚玉MS球形磨料，磨液为：HYF磨液。

本发明提供的改变航空发动机粉末盘加工表面残余应力状态的方法，其特征在于：所述磨液的pH值为7.5~8。

本发明提供的改变航空发动机粉末盘加工表面残余应力状态的方法，其特征在于：所述磨料的粒度为150目。

本发明提供的改变航空发动机粉末盘加工表面残余应力状态的方法，其特征在于：采用正反转交替的方法进行加工：零件正面加工1～1.5小时，正、反转交替进行，各30～45分钟；翻面后，反面再加工1～1.5小时，正、反转交替进行，各30～45分钟。

本发明解决了现有粉末盘机械加工后，表面残余拉应力的问题。攻克了原粉末盘加工表面手工抛光过程不可控、表面粗糙度不易保证、加工效率低、质量不稳定的难题。

本发明设计了合理高效、质量稳定的工艺方法，通用自动光整工艺手段，使得加工过程可控并使表面获得恒定一致的质量保证。能够实现粉末盘加工表面高效自动抛光、棱边和孔边自动去毛刺及提高表面抗疲劳能力等多项复合高效加工法，改变加工表面纹理和残余应力状态，提高表面粗糙度等级。该方法不改变原有粉末盘的加工精度，确保粉末盘加工质量。

附图说明

图1  粉末盘辐板光整前180倍纹理照片；

图2  粉末盘辐板光整后180倍纹理照片。

具体实施方式    

实施例1

粉末盘辐板光整前180倍纹理照片见图1，采用自动光整工艺方法，对粉末盘加工表面进行光整。工艺参数为：滚筒转速60转/分钟，零件转速10转/分钟；选用粒度为150目的Ф3刚玉MS球形磨料；磨液为pH值为8的HYF磨液。磨料磨液的配比为质量比5：1。

采用正反转交替的方法进行加工：零件正面加工1小时，正、反转交替进行，各30分钟；翻面后，反面再加工1小时，正、反转交替进行，各30分钟。

光整前后表面粗糙度检测结果及应力对比见表1、2，光整后180倍纹理照片见图2。

 

实施例2