航空用鎳基高溫合金切削現狀研究
新聞來源：www.tjhbrc.com 發布時間：2017-06-30 21:56 瀏覽量：
隨著航空發動機技術的不斷更新與提升，越來越多的難加工材料和復合材料被廣泛地應用到新型發動機上，這就對零件的工藝方法和加工能力提出了更高的要求。在發動機的難加工材料中，鎳基高溫合金有著舉足輕重的作用，如發動機的壓氣機盤、渦輪盤、承力環、機匣、緊固件、葉片等在高溫下長期工作的發動機零件，都可以見到鎳基高溫合金的身影。
鎳基高溫合金的力學、抗氧化、抗高溫變形的性能很好，但是導熱系數低、材料塑性大和加工硬化等問題常常制約著鎳基高溫合金的廣泛使用。所以分析和研究零件材料的切削性、刀具制作材料以及切削參數等現狀，對解決鎳基高溫合金難加工問題有很大的幫助。
鎳基高溫合金及其切削加工性
高溫合金按基體元素可分為：鐵基、鎳基和鈷基高溫合金。按照制造工藝分為：變形（GH4169、GH4133、Inconel718等）、鑄造（K477、K421、Rene77等）、定向結晶（DZ4等）和粉末冶金（FGH97、FGH98等）高溫合金。鎳基高溫合金耐熱溫度高達950℃以上，具有良好的力學性能和組織結構特性，具有抗氧化、耐腐蝕、抵抗高溫交變應力的特性。鎳基高溫合金在發動機上得到了廣泛的應用。
由于鎳基高溫合金高硬度、強度和塑性的性能，致使它的可切削性較差。在鎳基高溫合金里鑄造的材料比鍛造的切削性差，單晶、粉末冶金高溫合金的切削性更差。鎳基高溫合金的其他難加工特性表現為：切削力一般為鋼件的1.5~2倍，切削溫度約為鋼的2倍；材料導熱系數低，導熱性很差，切削熱集中在刀尖，不易散出。切削產生的高溫能使刀具發生嚴重的擴散磨損、氧化磨損和粘結磨損；加工后零件表面硬化現象十分嚴重，加工硬化表面的硬度約為正常表面的2倍以上；切屑硬度高，韌性好，不易折斷，造成切削過程中斷屑困難，切屑不好處理；材料中金屬化合物和硬質點較多，刀具很容易崩刃，不容易保證尺寸和精度要求。
盤軸、機匣和葉片是發動機上的關鍵零件，在高溫工作區的部分都是采用鎳基高溫合金作為材料的。這些零件對配合表面尺寸、表面完整性和位置精度等技術指標要求都很高，而且這幾種零件都屬于典型的結構復雜、薄壁、易變形的難加工零件。盤軸類零件涉及到較多的車削工藝，機匣類、葉片類的零件涉及到較多的銑削工藝。盤件壁厚較小且不均勻，尺寸精度要求較高，外型面較復雜，不能沿圓周連續切削，在加工過程中零件變形明顯，需要多次進行修整。
例如某盤件的外徑尺寸精度IT6~IT7，焊縫表面的配合精度高達IT4~IT5。垂直度為0.01~0.03mm，表面粗糙度Ra0.8μm。機匣零件剛性差且形狀復雜，加工過程零件及易變形。零件的尺寸精度、表面粗糙度，位置精度要求都很嚴格。如某機匣零件表面粗糙度為1.6μm，薄壁端厚2.5mm，定位孔的尺寸公差0.015。某機匣毛坯加工余量大，單邊余量為20~30mm，大部分余量要通過銑削去除，刀具消耗量大。葉片零件外形結構復雜不規則、尺寸較多、加工時間長，加工基準需要反復地切換。某機葉片最薄處為0.18mm，零件的表面粗糙度為0.4μm。在加工過程中系統振顫大，讓刀現象嚴重，零件的表面完整性差。
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