航空用镍基高温合金切削现状研究
新闻来源：www.021zysy.com 发布时间：2017-06-30 21:56 浏览量：
随着航空发动机技术的不断更新与提升，越来越多的难加工材料和复合材料被广泛地应用到新型发动机上，这就对零件的工艺方法和加工能力提出了更高的要求。在发动机的难加工材料中，镍基高温合金有着举足轻重的作用，如发动机的压气机盘、涡轮盘、承力环、机匣、紧固件、叶片等在高温下长期工作的发动机零件，都可以见到镍基高温合金的身影。
镍基高温合金的力学、抗氧化、抗高温变形的性能很好，但是导热系数低、材料塑性大和加工硬化等问题常常制约着镍基高温合金的广泛使用。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参数等现状，对解决镍基高温合金难加工问题有很大的帮助。
镍基高温合金及其切削加工性
高温合金按基体元素可分为：铁基、镍基和钴基高温合金。按照制造工艺分为：变形（GH4169、GH4133、Inconel718等）、铸造（K477、K421、Rene77等）、定向结晶（DZ4等）和粉末冶金（FGH97、FGH98等）高温合金。镍基高温合金耐热温度高达950℃以上，具有良好的力学性能和组织结构特性，具有抗氧化、耐腐蚀、抵抗高温交变应力的特性。镍基高温合金在发动机上得到了广泛的应用。
由于镍基高温合金高硬度、强度和塑性的性能，致使它的可切削性较差。在镍基高温合金里铸造的材料比锻造的切削性差，单晶、粉末冶金高温合金的切削性更差。镍基高温合金的其他难加工特性表现为：切削力一般为钢件的1.5~2倍，切削温度约为钢的2倍；材料导热系数低，导热性很差，切削热集中在刀尖，不易散出。切削产生的高温能使刀具发生严重的扩散磨损、氧化磨损和粘结磨损；加工后零件表面硬化现象十分严重，加工硬化表面的硬度约为正常表面的2倍以上；切屑硬度高，韧性好，不易折断，造成切削过程中断屑困难，切屑不好处理；材料中金属化合物和硬质点较多，刀具很容易崩刃，不容易保证尺寸和精度要求。
盘轴、机匣和叶片是发动机上的关键零件，在高温工作区的部分都是采用镍基高温合金作为材料的。这些零件对配合表面尺寸、表面完整性和位置精度等技术指标要求都很高，而且这几种零件都属于典型的结构复杂、薄壁、易变形的难加工零件。盘轴类零件涉及到较多的车削工艺，机匣类、叶片类的零件涉及到较多的铣削工艺。盘件壁厚较小且不均匀，尺寸精度要求较高，外型面较复杂，不能沿圆周连续切削，在加工过程中零件变形明显，需要多次进行修整。
例如某盘件的外径尺寸精度IT6~IT7，焊缝表面的配合精度高达IT4~IT5。垂直度为0.01~0.03mm，表面粗糙度Ra0.8μm。机匣零件刚性差且形状复杂，加工过程零件及易变形。零件的尺寸精度、表面粗糙度，位置精度要求都很严格。如某机匣零件表面粗糙度为1.6μm，薄壁端厚2.5mm，定位孔的尺寸公差0.015。某机匣毛坯加工余量大，单边余量为20~30mm，大部分余量要通过铣削去除，刀具消耗量大。叶片零件外形结构复杂不规则、尺寸较多、加工时间长，加工基准需要反复地切换。某机叶片最薄处为0.18mm，零件的表面粗糙度为0.4μm。在加工过程中系统振颤大，让刀现象严重，零件的表面完整性差。
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