航空粉末冶金高温合金的车削加工.pdf

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1、论坛FORUM航空粉末冶金高温合金的车削加工TurningofPowderMetallurgySuperalloyforAviationIndustry中航工业沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司　　刘　阳　赵秀芬粉末高温合金涡轮盘组织均匀、晶粒细小、无明显偏析、合金化成度高、抗屈服强度高、抗疲劳性能好，是高推比发动机涡轮盘等部件的首选材料。由于强化元素不断增多，严重的偏析工性较差,一般只能低速加工,并且使热加工性能恶化、低周疲劳性能降在使用普通的刀片时刀具磨损很快,低、裂纹容易扩展，且投料比达19∶1刀尖钝化严重,加工

2、质量难以保证。以上。高投料比和复杂锻造工艺，使现结合现场所做粉末高温合金盘的其成本大为提高。为保证航空发动切削试验，介绍一下不同的刀具对刘　阳机的可靠性和稳定性、成本的经济FGH96的试验加工情况。现任职于沈阳黎明航空发动机（集性，对于此部件的材料欧美等发达国团）有限责任公司技术中心。主要从事粉末高温合金性能金属切削基础研究，高效加工、航空难加家多用粉末高温合金，我国也正在逐工材料以及切削数据库的智能化研究。步改用之中。粉末高温合金涡轮盘1　FGH96化学成分和力学性能组织均匀、晶粒细小、无明显偏析、合FGH96化学成分和

3、力学性能见金化程度高、抗屈服强度高、抗疲劳表1和表2。性能好，是高推比发动机涡轮盘等部2　粉末高温合金的切削性能涡轮盘是发动机重要的热端部件的首选材料；而与变形高温合金粉末高温合金具有组织均匀、晶件之一。它的工作条件极为苛刻，在相比，它降低了原材料的消耗，金属粒细小、屈服强度高、抗疲劳性能好飞行时承受着循环机械应力和温差的利用率大大提高，成本低；涡轮盘等优点，但是由于其中含有许多（如引起的热应力的叠加作用，很容易产寿命也显著提高，由原来的1032h提铬、钴、钼、铌、镍、铁、钽等）高熔点生涡轮盘疲劳断裂。另一方面,涡高到15

4、00h。但同时也增加了加工合金元素且g相含量高，使得粉末高轮盘件用的γ′相沉淀强化型合金过程的难度，粉末冶金零件的切削加温合金得到很大的强化效应，在一定44航空制造技术·2010年第15期SpecialCuttingToolsforAviationIndustry航空专用刀具　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表1　FGH96合金质量分数%　元素CoCrMoWAlTiNbBCZrFeONHNi比例12.91643.92.33.70.80.010.040.050.10.0040.0030.0003其余的。材料的

5、晶粒更细，表面有4μm表2　FGH96力学性能的CVDTiCN-Al2O3-TiN的薄涂层，温度/℃抗拉强度σb/MP屈服强度σ0.2/MP延伸率δ/%断面收缩率ψ/%此刀片特别适合粉末高温合金的精加工，其耐磨性好，适用于小切深。750126010301414S05FV型刀片切削用量：v=30~60m/min，ap=0.25mm，f=0.1mm/r。采用速度逐渐递增的方的温度范围内，随温度升高，其硬度焊接刀具，试验时切削参数如下：式。反而有所提高，由于其材料本身的化切削速度v=10~30m/min，试验结果：表面质量很不好

6、。刀学成分及独特的多孔性结构，在较小切削深度ap=0.25mm，进给速度具表面有崩刃现象，后经检查发现刀的面积内其硬度值也有一定的波动。f=0.1~0.2mm/r。片在安装时没有固定好，致使在切削即使测得的宏观硬度为20~35HRC，试验中采用三因素正交试验法，过程中刀片振颤。但组成零件的颗粒硬度会高达60试验几组参数：改进后结果：经过重新定位调HRC，这些硬颗粒会导致严重而急剧（1）v=30m/min，ap=0.25mm，整后，切削用量采用：v=35m/min，的刃口磨损，因此粉末冶金高温合金f=0.2mm/r。ap=0

7、.25mm，f=0.1mm/r。效果相对较是典型的难加工材料。（2）v=25m/min，ap=0.25mm，好。切削流畅，每段切屑长度大约在f=0.2mm/r。FGH96涡轮盘的切削试验（3）v=25m/min，a=0.25mm，5~6cm左右，切屑易于控制。加工过p的表面跳动值大约在0.01mm。加工试验目的：选择好的品牌、好的f=0.2mm/r。后表面端跳动值约为0.01mm，效果刀具材料，优化切削参数。（4）v=20m/min，ap=0.25mm，更好。试验刀具：焊接硬质合金刀具、f=0.1mm/r。刀具磨损情况：刀

8、尖及边界磨涂层硬质合金刀具、CBN刀具、陶瓷（5）v=13.5m/min，ap=0.25mm，损极为严重，后刀面也产生了沟纹磨刀具。f=0.1mm/r。损。由于FGH96镍基高温合金的导试验机床：CK61100（转速范围：试验结果表明，（1）~（3）组参热性差，粉末高温合金粘结倾向大，4~400r/mi