镍基高温合金闭式叶轮高效加工工艺.pdf

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1、新技术新工艺航天制造技术新技术新工艺镍基高温合金闭式叶轮高效加工工艺张昆陈济轮张晓阳（首都航天机械公司，北京100076）摘要：分析了某石化产业用镍基高温合金闭式叶轮的加工工艺过程，提出了利用多轴联动数控电火花加工机床进行加工的工艺方案，介绍了复杂成型电极的设计与加工工艺过程，给出了实现高效加工的工艺方法，同时也介绍了闭式叶轮流道磨粒流加工工艺技术。关键词：镍基高温合金；闭式叶轮；电火花加工HignEfficientMachiningTechnologyofNickel-basedSuperalloyClosedImpellerZhangKunChenJilunZhangXiao

2、yang（CapitalAerospaceMachineryCompany,Beijing100076）Abstract：Themachiningprocessoftheclosedimpellerusedinapetrochemicalindustrywithanickel-basedsuperalloywasanalyzed.Theprocessingmethodofmulti-axisCNCEDMwasputforward.Thedesignandmachiningprocessforthecomplexformingelectrodewasintroducedandahi

3、ghefficientmachiningprocesswasgiven.AFMtechnologyofthepassagewayofclosedimpellerwasintroducedalso.Keywords：nickel-basedsuperalloy；closedimpeller；EDM1引言剧上升。并且由于加工此类零件的国产刀具性能不佳，大多只能采用进口刀具，因此会导致成本更高。高温合金是现代航天、航空制造业中大量采用的金属材料，主要用于制造航空航天发动机、涡轮机等2问题的提出与分析需要在高温、持久、疲劳等恶劣条件下工作的零部件。由于高温合金具有耐高温、强度高、硬度大等

4、特点，整体闭式叶轮由于结构复杂，其加工技术一直是它也逐渐应用于新型民用产品的制造中，如石化机械制造业中的一个重要难点课题。目前，我国石化产业中的发动机、轮船中的涡轮机等。由于以前大多采用中的关键件——闭式叶轮一直依靠国外进口，成本极铝合金、不锈钢等材料来加工此类民用零件，因此采高，制约多项关键设备的生产进度和发展途径。用机械切削加工并不存在问题，只要机床行程、刀头图1为某石化工业大型关键设备核心关键零件摆角等条件满足程序要求即可加工。但是，采用高温——闭式叶轮，叶轮为扭曲叶片整体闭式结构，材料合金材料后，如果仍采用机械铣削加工，则由于硬度为镍基高温合金GH4169，叶轮最大外径Φ

5、452mm，19大导致切削力大，切削温度会很高，同时刀具磨损、个叶片沿圆周均布，叶片整体高度约为95mm，出口破损严重，不但导致加工效率很低，刀具的成本也急高度36mm，表面粗糙度要求Ra0.8μm。从图中可以作者简介：张昆（1976-），高级工程师，机械电子工程专业；研究方向：特种加工工艺技术研究与应用。收稿日期：2012-09-201新技术新工艺2012年10月第5期看出，此叶轮属于轴向进径向出的轴径式结构，轮盘运动，是目前加工带叶冠整体式涡轮盘较为理想的方叶片扭曲程度大，轮盖、轮毂与叶片整体成型，加工法。但是数控电火花加工方法本身加工效率很低，一起来非常困难。通过计算得知，

6、该产品净重50kg左右，直是带叶冠整体式涡轮盘工程化生产中急需解决的电火花加工前毛坯状态重100kg，也就是加工掉的重难题。量在50kg左右，并且由于此叶轮结构为轴向进径向出本项目拟全部采用多轴联动精密数控电火花加的轴径式结构，再加上叶片扭曲，加工后的金属屑若工的方法完成此产品的加工。整体方案设计是：先用不能及时从加工区域排走，使得加工环境极为复杂。大规准条件进行粗去余量，然后利用中等加工条件进如何解决排屑，提高加工效率以及降低电极损耗是此行叶片成型，最后用小规准条件精加工叶片表面。加加工技术的一个难点。工完成后，采用磨粒流加工技术进行表面光整来达到图纸的表面粗糙度要求。4成型电

7、极设计与加工工艺4.1复杂成型电极设计本项目中考虑到加工去除量大，电火花加工放电时间长，电极损耗大等因素，为了减少接痕，设计电图1闭式叶轮模型图极时尽量增大重叠区域。由于此叶轮叶片通道弯曲率太大，中间部位电极无法抽出，为了降低设计难度，3加工工艺方案的确定利用机床C轴旋转加工，将通道中间部位加工出来。图2是最终设计的中、精加工电极组合模型图。多轴联动数控电火花加工能实现复杂空间轨迹a径向电极组合b轴向电极组合c所有电极组合图2中、精加工电极组合模型图由于电极属于异型曲面结构，无法