[发明专利]高温合金GH2132航空套管高效切削加工工艺的冷却润滑方法

说明书

本发明涉及航空工程制造技术领域，具体为高温合金GH2132航空套管高效切削加工工艺的冷却润滑方法，包括以下步骤：根据机床、GH2132航空套管零件、刀具系统的位置布局参数，结合UG三维设计软件、计算流体力学仿真软件，研究不同喷嘴直径、内部流道分布对冷却润滑效果影响，确定合适的喷嘴结构和喷射位置；依据计算流体力学仿真软件分析雾化参数对流场特性的影响，得到优化的压力和流量参数，并配制润滑液和调控参数；应用确定好的喷嘴结构和布局以及优化后的雾化参数，采用超临界二氧化碳低温冷却微量润滑技术，通过数控铣削加工对GH2132航空套管进行粗加工和精加工。本发明解决了GH2132航空套管刀具磨损大、加工效率低等问题。

技术领域

本发明涉及航空工程制造技术领域，具体为高温合金GH2132航空套管高效切削加工工艺的冷却润滑方法。

背景技术

GH2132铁基高温合金是具有面心立方结构的奥氏体型变形高温合金，其在低于650℃时具有良好的抗氧化、耐腐蚀、抗疲劳性能，较高的高温屈服强度和持久、蠕变强度等，广泛应用于航空发动机、工业燃气涡轮机以及汽车发动机等的高温承力、连接部件。然而高温合金的热导率低、导热性差、加工硬化倾向大，其相对加工性仅为45钢的5～15％，是典型的难加工材料。航空制造工程领域的连接套管主要用于航空发动机燃油管路的连接，工作环境需耐高温600℃以上。对于GH2132航空套管来说，加工过程中存在切削力大、切削温度高、刀具磨损严重、加工效率低等问题。

现有的GH2132航空套管切削加工过程的主要冷却润滑方式是传统切削液，其成本高昂(占总成本10％～20％)、对操作人员的身体健康有害并且对环境有污染。为了减少切削液的使用并降低污染，干切削作为一种绿色环保的方式逐渐进入人们的视野。干切削加工是在切削加工过程中不使用切削液，直接避免了切削液所引起的对人的危害和对环境的污染。但是，干切削加工会导致刀具-工件切削区域的摩擦急剧增大、切削力增加、切削温度升高，特别是在切削高温合金等难加工材料时刀具磨损急剧增加，刀具使用寿命大幅度降低，进而影响工件的已加工表面质量。

为了同时满足切削加工性能、经济效益和环境保护的需求，新型绿色切削技术得到了广泛的关注并迅速发展。最具代表性的绿色冷却润滑切削技术有低温冷风切削、微量润滑、水蒸气冷却和液氮冷却。虽然低温冷风切削、微量润滑、水蒸气冷却和液氮冷却技术比干切削有更好的冷却或润滑性能，但都无法同时满足GH2132航空套管高效切削加工过程良好的冷却和润滑效果。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出了高温合金GH2132航空套管高效切削加工工艺的冷却润滑方法。可同时兼具低温冷却和微量润滑的优异效果，超临界二氧化碳低温冷风强制对流换热效应可加快切削散热，微量润滑可减小刀具与工件摩擦生热，可大幅度减小切削力、降低切削温度、延缓刀具磨损，进而改善高温合金可加工性。能够在保证加工质量的同时提高加工效率，能够提升该类型难加工材料切削加工技术的国产化水平。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

高温合金GH2132航空套管高效切削加工工艺的冷却润滑方法，包括以下步骤：

(一)通过仿真优化软件确定合适喷嘴结构和布局：根据机床、GH2132航空套管零件、刀具系统的位置布局参数，结合UG三维设计软件、计算流体力学仿真软件，研究不同喷嘴直径、内部流道分布对冷却润滑效果影响，确定合适的喷嘴结构和喷射位置；

(二)优化雾化参数：依据计算流体力学仿真软件分析雾化参数对流场特性的影响，得到优化的压力和流量参数，并配制润滑液和调控参数；

(三)应用确定好的喷嘴结构和布局以及优化后的雾化参数，采用超临界二氧化碳低温冷却微量润滑技术，通过数控铣削加工对GH2132航空套管进行粗加工和精加工。

优选地，所述步骤(一)中喷嘴结构参数包括直径、内部流道。

优选地，所述步骤(一)中喷射位置参数包括距离、角度。