高温合金零件

高温合金零件（精选7篇）

高温合金零件 篇1

一、铝制零件的焊接

铝制零件焊接比较困难。其原因:一是铝制零件当加热到400～450℃时, 强度几乎完全消失, 不能支撑本身的重量而发生变形, 若受到轻微震击就会发生损坏;二是铝在加热时, 其颜色没有明显变化, 焊工不易判断温度和开始熔化的时间;三是铝熔化时, 当加热到658℃时就会形成高熔点的氧化膜, 阻止铝基本体继续加热;四是铝的导热性较好, 在焊接时所需热量比焊钢铁等件多。由此可见, 焊接铝制零件要采用气焊, 并应注意以下几点:

1、铝制零件在焊接前, 应先用苏打溶液清洗干净, 查明损坏处, 作出标记。如有裂纹需在两端钻孔, 以防裂纹继续扩展。再用刮刀将焊缝周围2cm以内的油污、杂质刮净。然后用石棉泥或铸造用的型砂, 按工作做出适当的垫板或砂型, 以防焊件变形、塌陷。

2、焊接一般铝和铝合金零件应选用AK牌号的焊丝。因为AK牌号焊丝的熔化性能好, 能增大金属液的流动性, 减小收缩和变形。

3、由于铝导热性好, 焊接铝制零件所用的焊嘴一般比焊钢铁零件的要大一些, 但仍须视具体情况而定, 如焊薄工件时, 容易烧穿, 所以, 还要用较小的焊嘴。施焊时一般采用中性焰, 根据焊件的大小、薄厚, 有时可以使用乙炔含量销微多一些的中性焰, 但不能用氧化焰和还原焰。因为氧气过多会使焊道金属发生强烈的氧化, 乙炔过多时易使焊缝中产生气化。

4、大而复杂的铝制件, 在焊接前必须先用木炭加热至200～300℃, 并用红蓝铅笔或蓝色粉笔在工件裂纹周围划线, 禁止在焊缝上划。当温度达到300℃时, 划印变为白色方可施焊, 如果温度不够, 焊丝金属不能与焊件很好熔合, 产生一层难溶的氧化铝。其补救办法:当工件达到熔点时, 用其它熔点较高的金属棒, 在熔池中平稳搅动, 破坏焊丝与工件间的氧化铝, 拨出杂质, 然后再用涂好药的焊丝焊接。

5、焊接时, 焊枪、焊丝相对工件的角度分别以40～60°和20～45°为好, 焊枪和焊丝间保持80～90°;焊接大而复杂的工件时, 翻转搬动要特别注意, 避免用力过猛而损坏。除注意被焊处温度变化外, 还要注意其它部分的温度变化, 否则很易造成零件报废。要用左向焊法, 分段退焊, 以防焊接工件过热及金属晶粒增大。

6、焊后要进行热处理, 消除应力。根据工件大小、厚薄, 加热到200～350℃, 然后缓慢冷却到室温后取出。采用80℃的热水将焊缝周围的残渣清洗干净, 以防它们在空气、水分的作用下对焊缝金属起腐蚀作用。

二、减少铝活塞变形带来的负面影响

目前, 发动机的活塞一般采用铝硅钛多元合金制成。在维修过程中, 必须采取各种措施避免气缸压力降低或者高温时发生拉缸、粘缸等故障。

1、对铝活塞进行“热定型”。如果对所购铝活塞的质量有怀疑, 在选配前应该对所有的铝活塞进行“人工时效”, 以消除铝活塞内的残余应力, 保证铝活塞在高温、高压条件下具有稳定的几何形状。对铝活塞进行维修热效型的方法是:将铝活塞放在机油中加热到200℃, 保温8h, 然后让其与机油一起缓慢冷却至室温。对铝活塞的热定型处理以1次为宜, 不可进行多次。

2、按照室温修正配缸间隙。盛夏室温在30℃以上时, 铝活塞与气缸的配合间隙应该比说明书上规定的配合间隙小0.01mm。

3、在铝活塞与活塞销组装前, 须用开水加热铝活塞10min左右, 然后在活塞销上涂抹机油, 并且快速插入活塞销座孔和连杆衬套孔。组装后, 最好将活塞连杆组反向插入气缸内, 以防止铝活塞产生不规则变形。千万不能在铝活塞不经加热, 或者活塞销不经冷冻的情况下, 强行装配。

4、待活塞、活塞销、连杆以及活塞销卡簧组装完毕, 且铝活塞的温度降至室温以后, 应该再次测量铝活塞尺寸, 并且将测量结果与组装前的尺寸进行对比。若有变形, 则说明在装配活塞销的过程中铝活塞产生了变形。

三、铝合金气缸盖的清洗和安装方法

为防止铝合金气缸盖发生腐蚀, 不能使用碱性清洗液清除水套的水垢, 也不能用盐酸溶液清洗铝合金气缸盖的水套。正确的清洗方法是:在1L水中加入100g磷酸, 再加入50g铬酐并且加以搅拌, 将这种溶液加热到30℃, 然后把铝合金气缸盖放入其中, 浸泡30～60min, 取出后再用清水冲洗干净。

四、其它铝合金零件的维护技巧

1、在选配铝合金轴瓦时, 应使铝合金轴瓦与轴颈的配合间隙比铅铜合金轴瓦的配合间隙稍大。

2、拆卸铝合金壳体上的过盈配合件时, 不能用尖锐的工具硬撬, 可以对铝合金壳体采用喷灯加热 (温度不要超过100℃) 或是者热油、热水加热等方法, 利用铝合金膨胀率比钢材大的特点, 使过盈配合零件能够比较容易地拆卸下来。

3、清除铝合金零件上的积炭, 应当用棉纱蘸酒精等溶剂擦拭, 不能用金属工具、旧活塞环硬刮。

4、如果发现铝质垫圈有压痕或者变形, 应当予以更换。若缺乏配件, 可以在平油石上磨平, 或者在平板上铺细砂布加以研磨。

5、为了提高铝合金零件的防锈能力, 清洗铝合金零件时最好在清洗液中加入0.2%的水玻璃。

铝合金零件的维修技巧 篇2

铝制零件焊接比较困难。其原因是: (1) 铝制零件当加热到400～450℃, 强度几乎完全消失, 不能支撑本身的重量而发生变形, 若受到轻微震击就会发生损坏; (2) 铝在加热时, 其颜色没有明显变化, 焊工不易判断温度和开始熔化的时间; (3) 铝熔化时, 当加热到658℃时就会形成高熔点的氧化膜, 阻止铝基本体继续加热; (4) 铝的导热性较好, 在焊接时所需热量比焊钢铁等件多。由此可见, 焊接铝制零件要采用气焊, 并应注意以下几点。

1.铝制零件在焊接前, 应先用苏打溶液清洗干净, 查明损坏处, 作出标记。如有裂纹需在两端钻孔, 以防裂纹继续扩展。再用刮刀将焊缝周围2cm以内的油污、杂质刮净。然后用石棉泥或铸造用的型砂, 按要求做出适当的垫板或砂型, 以防焊件变形、塌陷。

2.焊接一般铝和铝合金零件应选用AK牌号的焊丝。因为AD牌号焊丝的熔化性能好, 能增大金属液的流动性, 减小收缩和变形。

3.由于铝导热性好, 焊接铝制零件所用的焊嘴一般比焊钢铁零件的要大一些, 但仍须视具体情况而定, 如焊薄工件时, 容易烧穿, 所以, 还要用较小的焊嘴。施焊时一般采用中性焰, 根据焊件的大小、薄厚, 有时可以使用乙炔含量稍微多一些的中性焰, 但不能用氧化焰和还原焰。因为氧化过多会使焊道金属发生强烈的氧化, 乙炔过多时易使焊缝中产生气化。

4.大而复杂的铝制件, 在焊接前必须先用木炭加热至200～300℃, 并用红蓝铅笔或蓝式粉笔在工件裂纹周围划线, 禁止在焊缝上划。当温度达到300℃时, 划印变为白色方可施焊, 如果温度不够, 焊丝金属不能与焊件很好熔合, 产生一层难熔的氧化铝。其补救办法:当工件达到熔点时, 用其它熔点较高的金属棒, 在熔池中平稳搅动, 破坏焊丝与工件间的氧化铝, 拨出杂质, 然后再用涂好药的焊丝焊接。

5.焊接时, 焊枪、焊丝相对工件的角度分别以40°～66°和26°～45°为好, 焊枪和焊丝间保持80°～90°;焊接大而复杂的工件时, 翻转搬动要特别注意, 避免用力过猛而损坏。除注意被焊处温度变化外, 还要注意其它部分的温度变化, 否则很易造成零件报废。要用左向焊法, 分段退焊, 以防焊接工件过热及金属晶粒增大。

6.焊后要进行热处理, 消除应力。根据工件大小、厚薄, 加热到200～350℃, 然后缓慢冷却到室温后取出。采用80℃的热水将焊缝周围的残渣清洗干净, 以防它们在空气水分的作用下对焊缝金属起腐蚀作用。

二、减少铝活塞变形带来的负面影响

目前, 发动机的活塞一般采用铝硅钛多元合金制成。在维修过程中, 必须采取各种措施, 避免气缸压力降低或者高温时发生拉缸、粘缸等故障。

(1) 对铝活塞进行“热定型”。如果对所购铝活塞的质量有怀疑, 在选配前应该对所有的铝活塞进行“人工时效”, 以消除铝活塞内的残余应力, 保证铝活塞在高温、高压条件下具有稳定的几何形状。对铝活塞进行维修热定型的方法是:将铝活塞放在机油中加热至200℃, 保温8h, 然后让其与机油一起缓慢冷却至室温。对铝活塞的热定型处理以1次为宜, 不可进行多次。

(2) 按照室温修正配缸问题。盛夏室温在30℃以上时, 铝活塞与气缸的配合间隙应该比“说明书”上规定的配合间隙小0.01mm。

(3) 在铝活塞与活塞销组装前, 须用开水加热铝活塞10min左右, 然后在活塞销上涂抹机油, 并且快速插入活塞销座孔和连杆衬套孔。组装后, 最好将活塞连杆组反向插入气缸内, 以防止铝活塞产生不规则变形。千万不能在铝活塞不经加热, 或者活塞销不经冷却的情况下, 强行装配。

(4) 待活塞、活塞销、连杆以及活塞销卡簧组装完毕, 且铝活塞的温度降至室温以后, 应该再次测量铝活塞尺寸, 并且将测量结果与组装前的尺寸进行对比。若有变化, 则说明在装配活塞销的过程中铝活塞产生了变形。

三、铝合金气缸盖的清洗和安装方法

为防止铝合金气缸盖发生腐蚀, 不能使用碱性清洗液清除水套的水垢, 也不能用盐酸溶液清洗铝合金气缸盖的水套。正确的清洗方法是:往1L水中加入100g磷酸, 再加入50g铬酐并且加以搅拌, 将这种溶液加热到30℃, 然后把铝合金气缸盖放入其中, 浸泡30～60min, 取出后再用清水冲洗干净。

铝合金零件数控铣削加工 篇3

使用数控加工中心设备加工铝合金零件,实现高效、高精度的数控加工,是多种工艺条件之间相辅相成、综合作用的结果.这些工艺条件除了包括机床、刀具、卡具、附具甚至切削液等硬件因素之外,还包括切削参数的选用、工序安排、零件结构特点的考虑、编程系统功能等软件因素,此外还要考虑付出的加工成本,忽略了任何一个因素,都不能得到好的加工效果.硬件条件是基础,但往往受客观条件的限制,在必备的硬件条件基础上,合理地安排利用软件条件,才能达到需要的加工效果,下面就使用数控加工中心设备加工铝合金零件的数控加工工艺方法进行探讨.

1 机床的选用

机床是加工过程中最基本、最重要的硬件条件,机床的形式、特点、功能、精度等因素会直接影响到数控加工效率、成本及质量.不同结构形式的机床适合不同结构形式的零件加工,在实际加工过程中,必须根据具体的零件的结构特性,选用相应类型的机床.

一般来说,按机床大小、功能及形态分类,可分为卧式加工中心、立式加工中心、立卧转换加工中心、龙门加工中心四大类.

1.1 卧式加工中心

卧式加工中心是主轴处于水平状态的加工中心,通常带有可编程的数控回转工作台.常见的是3个直线运动坐标加一个回转工作台运动坐标,既X、Y、Z、C 4个运动轴,可实现四轴联动,它能够使工件在一次装夹后完成多个侧面的加工,但不能与顶面和底面同时加工,也可作多个坐标的联合运动,以便加工复杂的空间曲面,适宜复杂的箱体类零件、泵体、阀体等零件的加工. 有的卧式加工中心带有自动交换工作台,在对位于工作台上的工件进行加工的同时,可以对位于装卸位置工作台上的工件进行装卸,从而大大缩短辅助时间,提高加工效率.

1.2 立式加工中心

立式加工中心是指主轴轴线与工作台垂直设置的加工中心.一般具有3个直线运动坐标轴,既X、Y、Z轴,有的配置绕Z轴回转的可编程数控回转工作台,既C轴,有的配置绕X轴回转的可编程数控转轴,既A轴,这样可扩展成四轴、五轴机床,最少是能实现三轴二联动,一般可实现三轴三联动,扩展后的机床可实现四轴四联动或五轴五联动,能够完成铣、镗削、钻削、攻螺纹和切削螺纹等工序,主要适用于加工板类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件.

由于立式加工中心立柱高度是有限的,因此对箱体类工件加工范围要减少,这是立式加工中心的缺点,但立式加工中心工件装夹、定位方便,刃具运动轨迹易观察,调试程序检查测量方便,可及时发现问题,进行停机处理或修改,冷却条件易建立,切削液能直接到达刀具和加工表面,3个坐标轴与笛卡儿坐标系吻合,感觉直观与图样视角一致,切屑易排除和掉落,避免划伤加工过的表面.

1.3 龙门加工中心

与龙门铣床类似,龙门加工中心是指主轴轴线与工作台垂直设置的大型加工中心,龙门由一个横梁和2个立柱构成.一般加工范围在2 m以上,适应于大型复杂的工件加工.

1.4 立卧转换加工中心

立卧转换加工中心同时具有立式加工中心和卧式加工中心的优点,一次装夹后可连续对五面体进行加工,相对于立式、卧式而言,可减少装卡次数,因此是一种高性能、高效率的数控机床,深受很多用户的欢迎,加工范围一般在1 m左右,但设备价格较高.

1.5 选用合适加工设备

每类机床有自己独特的加工特点,在对铝合金零件加工时,首先要根据零件的尺寸大小、结构特性,选择相应功能的机床进行加工,这样才能充分发挥机床自有的功能效率,取得最好的效果.

2 机床切削参数的选取

使用数控加工中心加工铝合金零件时,根据机床和切削刀具等设备条件合理确定主轴转速、切削速度、进给率等机床切削参数是关键环节,直接影响到零件的加工质量和刀具的利用率.

主轴转速与切削速度之间遵循下面的计算公式

$n=\frac{1000\times v{}_c}{\text{π}\times d}(1)$

其中:n为主轴转速;vc为选定的切削速度;d为工件或刀具直径.

既主轴转速是根据刀具-工件两者材料选定切削速度,再根据直径(车削为工件直径,铣削一般为铣刀直径)来计算.

由式(1)可知,机床的主轴转速由刀具的切削速度Vc与刀具直径来确定.

主轴转速n和刀具切削速度Vc是分别用来描述机床性能和刀具切削性能的两个重要的、客观存在的性能指标,这两个指标是随着时代、技术的发展而不断变化的.

2.1 主轴转速

主轴转速是机床的一个重要性能指标,每台机床的主轴转速是不同的,有着很大的差异.以能达到的最大转速能力来衡量,通常分为4 000 r/min 、8 000 r/min、12 000 r/min、24 000 r/min、40 000 r/min几个档次范围,现在有的小型加工中心的最高主轴转速甚至可以达到60 000 r/min,目前我国绝大多数的小型加工中心的配置是4 000 r/min、8 000 r/min、12 000 r/min这几个档次.

2.2 刀具的切削速度Vc

每种刀具在切削不同材质的零件加工过程中,刀具的制造厂商会给出不同的推荐值范围,一般来说,被切削的材料的硬度越低,则推荐值越高.

该指标由刀具自身直径大小、制造时采用的材质、自身结构设计水平及制造工艺水平、表面涂层技术等诸多制造条件决定,是刀具自身的性能指标,在使用刀具进行切削加工时,应按照厂商的推荐,合理地利用刀具,选择合适的切削速度,不仅有利于刀具的使用寿命,同时也会大大地提高加工效率.

加工铝合金时,综合考虑到刀具的成本、加工效率等因素,一般可采用高速钢材质或硬质合金材质的刀具,根据工作经验,推荐使用硬质合金刀具进行铝合金的铣削加工,可获得很好的加工质量和效率.

2.3 刀具的切削速度Vc与主轴转速

刀具商在提供刀具的时候,会给出刀具的2个切削性能参数,既Vc(刀具的线速度,单位:m/min)和f(刀具每转进给量,单位:mm/z),按照$n=\frac{1000\times v{}_c}{\text{π}\times d}$这个计算公式,由Vc可以算出刀具需要的主轴转速,根据计算结果并参照机床的最大转速能力,可选定加工零件时的主轴转速指标.例如:

刀具Vc=220 m/min,刀具直径d=20 mm,f=

$\begin{array}{l}0.5\text{m}\text{m}/\text{z}\text{则}:\text{主}\text{轴}\text{转}\text{速}n=\frac{1000\times v{}_c}{\text{π}\times d}=\frac{1000\times 300}{3.14\times 20}=\\ 3500\text{r}/\min \end{array}$

确定主轴转速n后,由公式F=f×n计算进给率

F=f×n=3 500×0.5=1 750 mm/min

这样就得到了在数控编程时需要输入的进给率F=1 750 mm/min

既由Vc计算出n,由n、f计算出F.

3 常用的加工方法

使用数控加工中心加工铝合金零件,针对不同结构特点,应该采用不同的方法进行加工,如毛坯获得、装卡方式、编程方法等,下面就几种常用的加工方法进行探讨.

3.1 面板、盖类零件的数控加工

铝合金零件的加工中,经常会遇到面板、盖类结构零件,一般厚度在3～20 mm之间,对于这类零件,可采用如下的方法进行加工,如图1所示.

在装卡方法上采用压板压边的方法,零件毛坯预先留出压板压边余量5～8 mm,留出铣刀切断余量(依据选用切断铣刀直径),图1中两虚线之间为刀具直径余量,留出刀具和压板之间1～2 mm的间隙余量.为保护工作台,零件的底部可加一块垫板,零件长边可增加压板数量,保证毛坯板料在加工过程中不产生抖动.

采用这种方式进行装卡,由于零件四周都被压板牢牢地压住,不仅确保在加工过程中零件相对位置保持不变,还可以省去毛坯外形的粗加工工序,使得零件内部形状与外形在一次装卡中完成加工,保证了零件的尺寸精度和位置精度.尤其是对外形带有圆角、倒角、斜边等形状的板类零件.

3.2 内部型腔的数控加工

内部型腔的数控加工是指不需要加工外型,只需加工内部型腔的数控加工.符合这种加工方式的这类零件的结构特点是存在一个或几个内部型腔,型腔的开口在结构体的一个面上或上下相对的2个面上,一般具有规则的长方形或圆形外形,且其外形可通过普通机床加工获得.

对于这类零件,只需在数控机床上加工内部型腔,而外形采用普通机床加工成方形或圆形坯料(可直接加工到图纸尺寸),这样做的目的是可以更加合理、有效地利用企业的工艺资源,在装卡上可采用平行钳或圆盘直接装卡毛坯外形.

因加工去料都在毛坯的内腔,为减少加工工序,节省周转时间,最好采用过中心的切削刃刀具进行加工,这样可以直接采用斜线或螺旋入刀方式,不用预先钻工艺孔.

3.3 外形与内部型腔的数控加工

外形与内部型腔的数控加工是指零件的外形和内部型腔需要在一次装卡的条件下同时进行的数控加工.该类零件的结构较只有内部型腔加工的零件类复杂,一般要求在数控机床上通过一次装卡,同时加工出复杂的型腔和外形,这样能够保证零件外形与内部型腔之间的相对精度的同时,减少装卡次数,提高加工效率.

零件的装卡要根据具体的结构特点装卡不同的位置,一般存在以下两种情况.

一种情况是零件的结构特点提供了可用于装卡的外形位置,如零件具有台阶类外形,或者只有部分外形需要进行数控加工,但仍然有可利用的外形进行装卡,这种情况下采用装卡外形的方式实现数控加工,毛坯外型可由普通机床加工得到.

另一种情况是零件的结构特点没有提供可用于装卡的外形位置,这种情况下,需要通过毛坯留出装卡余量,在进行完数控加工外形和腔体后去掉装卡余量.

3.4 不需开粗的曲面加工

对于有些曲面的数控加工,如果球刀可以直接从毛坯的外部切入曲面,那么可以省略使用平底刀层切的粗加工工序,利用球刀的侧刃,沿零件外形的方向走刀,渐渐地切入曲面,每个切入步距依照曲面光洁度要求进行调整,一般可选用0.1～0.2 mm的步距,进给率F可选5 000 m/min左右,初始进刀的地方由于占用一个刀具半径的毛坯量,为避免较大的切削量,可通过数模的构造或编程软件进行调整,保证初始切入时侧刃切削量满足刀具强度要求.

采用这种方法加工曲面,要求曲面的高度差要小于球刀的有效切削侧刃高度.

3.5 通过刀轨偏置实现多件加工

利用刀轨的偏置实现零件的多件加工,是提高加工效率的一种十分有效的方法,一般可通过2种方式实现.

一种是通过设置多个编程原点的方法来实现.既利用多个机床提供的偏置寄存器建立多个工件坐标系.例如可使用偏置寄存器G54记录一个原点、G55记录另一个原点,依次类推,在装卡工件时使用定位的方法,使工件的装卡位置与每个编程原点坐标系对应,或者是通过对刀得到每个工件的原点坐标值,再传递给G54、G55等偏置寄存器进行记录,这样可使用同一个数控程序,实现多个零件的加工.

另一种方法是使用同一个编程原点,利用机床或编程软件的刀轨偏置功能(如偏移、镜像、旋转、复制等功能),生成多个位置的刀轨轨迹,由于刀轨是在编程系统中预先偏置生成的,因此要求在装卡工件时要保证工件在工作台上的实际偏置距离与编程中的偏置距离保持一致.

3.6 合理地利用及设计工装卡具

为能充分发挥数控加工中心的效率,或者是要保证精度要求,在有些情况下,必须进行装卡具的合理设计,配合加工中心,完成零件加工.

由于装卡具的设计、制造是一门复杂、专业的学科,并且与加工零件的结构特点、工艺安排密切结合在一起的,这里无法展开叙述,文中提到这点,是想说明在数控加工过程中合理地利用、设计装卡具的必要性,或者说它是加工过程中必须考虑的一个重要环节,必须要依据每个加工的具体特点给予考虑.

如某些铸件毛坯、局部尺寸已经到量的毛坯或者是具有薄壁的特征零件,在数控加工中心上进行数控加工时,为避免在装卡时产生的过量变形,常常需要自行设计内胎进行定位支撑.

在某些批量生产的条件下,通过自制工装卡具,或者是组合卡具,可提高零件的装卡精度和装卡效率,起到事半功倍的效果.

4 结 束 语

对于铝合金零件的数控加工,要实现高效、高精度加工的目的,需要多种工艺基础条件的支持,片面地强调某一种条件都是不能达到既定目的.在实际的加工实践中,必须依据企业自身的各种工艺基础条件,合理地安排加工工序,合理地使用机床、刀具、卡具、附具等工艺资源.只有这样,才能充分挥数控机床的作用,实现高效、高精度加工.

参考文献

[1]马秋成.UG CAM篇[M].北京:机械工业出版社,2001.

[2]孟少农.机械加工工艺手册[M].3版.北京:机械工业出版社,1992.

[3]李海泳.张森棠.赵明,等.UG NX数控加工技术[M].北京:清华大学出版社,2006.

[4]上海市金属切削技术协会.金属切削手册[M].上海:上海科学技术出版社,2001.

大型薄壁铝合金零件温度补偿技术 篇4

1 零件加工背景和问题

1.1 零件加工背景

本文中主要以美国普惠公司 (Pratt&Whitney Group) 铝合金零件为例进行论述, 大型薄壁铝合金零件是指零件直径在φ700-1500mm或更大直径, 壁厚在2.184-3.04mm之间, 零件结构多半封闭型面, 该类零件多为发动机机匣外罩或低压压气机外套, 由于零件壁薄易变形, 所以对加工和检测要求都极其严格。例如PW2000机型的低压压气机5级环罩, 轮廓以曲面为主, 最大外径尺寸φ820mm, 高66.116mm, 型面壁厚2.667±0.127mm, 技术条件最严要求为0.05mm (见图1) 。

1.2 问题

零件加工时刀具和数控程序经过验证完全适合加工, 加工过程中测量值与加工情况相符, 加工后测量值也符合工艺要求, 但零件进入最终产品检测得出的结论却与加工过程中检测的结论有很大差异, 这个差异往往造成零件超差甚至报废。

2 温度补偿技术

2.1 影响因素

经过分析, 得到铝合金受外界环境温度影响热胀冷缩, 影响是多方面的:

首先, 零件在加工中零件表面被冷却液冷却而零件内部温度仍然很高, 所以零件会有所膨胀, 测量值并不真实;

其次, 加工后过程检验在加工现场室内温度不固定的情况下检测和最终在检验室常温温度20摄氏度环境下检测的结论都会受温差的影响产生误差;

第三, 现场加工过程中使用的标准件材质大多为工具钢, 膨胀系数0.0000117远低于铝合金的0.0000225, 所以在同一环境下二者的变形量不同, 利用标准件 (在室温下检测并标刻的实际值) 检测零件也会产生测量误差导致零件最终超差。

2.2 温度补偿技术

温度补偿技术的引入就是针对铝合金零件在加工过程中检测和产品最终检测等环节中零件本体内外温差, 零件与检测标准件间温差及零件所在环境间温差造成零件检测差异的补偿, 确保产品检测结论的真实性和准确性。

针对这些因素, 我们对零件现场加工后检测数据进行记录, 并使用红外线测温仪对零件和标准件温度进行测量记录, 之后再与零件进入标准室温 (20℃±2℃) 的检验室检测的数据进行对比, 经过反复的数据对比和分析找了零件直径尺寸受温度影响的主要原因:零件加工过程中产生的大量切削热虽然被铝削带走, 同时也有冷却液对零件进行冷却, 但加工中测量是与加工穿插进行的, 零件温度不会立即降到测量用标准件的温度, 这样的测量得到的并不是零件真实值;另外一个次要因素是生产厂房温度, 经过长期的生产经验厂房的温度在夏季与冬季也存在一定温差, 也会影响零件测量的真实值。并且我们从不同零件和尺寸的数据对比来看, 零件自身直径越大, 这种误差也越大。

通过对数据的对比分析, 我们建立了一个零件测量直径尺寸, 零件温度值, 测量用标准件温度值, 零件膨胀系数和标准件材质膨胀系数对直径测量变化量之间的函数关系:

S:直径的变化量/C1:零件温度/B1:零件的膨胀系数/C2:标准件的温度/B2:标准件的膨胀系数/L:测量直径的尺寸

根据上面的公式, 现场加工中零件的直径尺寸应该为L+S, 当S为负值时, 零件的直径尺寸会变小, 当S为正值时零件的尺寸会变大。

2.3 温度补偿表

由于温度有一个变化范围, 操作工人不可能在每次测量后都进行一次繁琐的计算, 为了方便直接应用, 随时查看变化量, 我们专门制作了一个EXCEL表格, 称为温度补偿表, 表格里面编辑了计算需要的每个元素以及计算公式。当输入不同的直径数值时, 相应的变化量是不一样的。标准温度为20℃, 当零件温度和标准件温度都是20℃时, 零件的尺寸不会发生变化。

3 温度补偿技术实际应用

我们还以开篇提到的零件实际加工中应用温度补偿变进行补偿为例, 零件1B6755型面点外径尺寸为φ725.75±0.127mm, 其温度补偿表如下:

当标准件温度为22℃, 零件温度为23℃时, 零件实际尺寸为φ725.75+0.032。

上表中标准件温度、零件温度、零件的膨胀系数和标准件的膨胀系数为固定值, 零件尺寸为输入值。

有了温度补偿表大大方便了温度补偿技术在实际加工中的应用, 条件允许的情况下, 最好采用精度为0.5℃的温度测量计。标准件的温度测量完成后就可以通过表格查找出直径的变化量。然后根据变化量补偿加工零件。温度补偿技术可以全面应用于大型薄壁铝合金类零件的加工和检测中。

4 经验总结

铝合金加工与温度补偿技术的配合应用, 保证了在各种环境中使用不同材质测量工具都能得到真实的测量值。关键点就在于准确的测量温度, 测量时要保证温度稳定后再去补偿, 因为零件表面温度并不是整个零件真实温度的表现, 加工热大部分集中于零件内部, 温差测量后要做的就是准确的测量了。这样技术的应用大大的提高了大型薄壁铝合金零件的加工质量, 并得到了很好的推广应用, 航空领域零件的设计水准正在不断提高, 也同样对加工行业提出了更高的要求, 不断探索新的加工技术是保证高精尖产品完美交付的基础。

摘要：铝合金材质由于密度小, 加工性强等特点被越来越多的应用于航空领域, 大型薄壁铝合金零件多为航空发动机零件。该类零件的加工受到材质自身膨胀系数大和外界环境温度差异等因素影响较大, 测量值和真实值之间存在误差, 往往会导致零件加工超差或报废。本文主要针对以上两点影响因素进行分析研究, 分析使用温度补偿技术对铝合金零件加工质量进行控制, 最后将该技术实际应用到生产中。

关键词：铝合金,航空发动机零件,膨胀系数,温度补偿

参考文献

[1]金属切削手册.技术中心金属研究室.

[2]高等数学.高等教育出版社.

[3]PWA360.普拉特惠特尼公司标准[Z].

[4]AMS4132.美国航空材料标准[Z].

[5]机械零件设计手册[M].北京:机械工业出版社.

农用机械上铝合金零件的维修技巧 篇5

在工作中活塞顶部承受的温度往往超过350℃, 因此在维修过程中要采取各种措施减小因铝活塞热胀冷缩对装配质量的影响。

1.1 铝活塞与气缸的配合间隙是指20℃下的装配间隙。

若在室温20℃以上装配, 两者的配合间隙应该比使用说明书上规定的配缸间隙要小。

1.2 在铝活塞与活塞销组装前, 要将铝活塞放在

90~100℃的机油中加热10 min, 然后在活塞销上涂抹机油, 并且迅速插入活塞销座孔和连杆衬套孔内。组装后, 最好将活塞连杆组反向插入气缸内, 以防止铝活塞产生不规则变形。

1.3 活塞、活塞销、连杆以及活塞销卡簧组装完毕

后, 待铝活塞的温度降至室温, 应再次测量铝活塞的尺寸, 并将测量结果与组装前的尺寸进行对比, 如有变化, 说明在装配活塞销的过程中铝活塞产生了变形, 应将活塞放在专用夹具上, 用木锤对准活塞的裙部进行敲击, 予以矫正。

1.4 清除铝活塞表面的防锈蜡, 不要用明火直接加热铝活塞。

避免: (1) 明火直接加热容易导致铝活塞变形; (2) 由于加热温度无法控制, 若燃烧温度超过800℃, 会使经过热处理铝活塞的金相组织发生变化, 导致活塞的机械性能下降; (3) 有的发动机为了提高铝活塞的耐磨性, 对表面进行了镀锌、喷镀石墨层等特殊处理。若用明火烧烤, 容易破坏铝活塞表面的镀层, 使这种特殊镀层丧失功能, 破坏铝活塞与气缸的配合间隙。

2 铝合金气缸盖的清洗和安装方法

可以在1 L水中加入100 g磷酸和50 g铬酐, 并加以搅拌, 再将这种溶液加热到30℃, 然后把铝合金气缸盖放入其中, 浸泡30~60 min, 取出后再用清水冲洗干净。铝合金气缸盖上所有紧固螺栓的拧紧力矩不可过大, 应当比同缸径铸铁气缸盖小15%~30%。

3 其他铝合金零件的维护

3.1 在选配铝合金轴瓦时, 它与轴颈的配合间隙应

该比铅铜合金轴瓦的配合间隙稍大, 以免造成烧瓦或者抱轴事故。

3.2 拆卸铝合金壳体上的过盈配合件 (如衬套) 时,

不能用尖锐的工具硬撬, 可以对铝合金壳体采用喷灯加热 (温度不要超过100℃) 方法, 利用铝合金膨胀率比钢材大的特点, 使过盈配合零件能够比较容易地拆卸下来。

3.3 清除铝合金零件上的积炭, 应当用棉纱蘸酒精等溶剂擦拭, 不能用金属工具硬刮, 以免刮伤零件表面。

3.4 如果发现铝质垫圈有压痕或者变形, 应当予以更换。

高温合金零件 篇6

关键词：铝合金,铣削,表面划痕,积削瘤,刀具前角

铝合金由于其导电性、导热性好，强度高，应用广泛。如果再对铝合金进行热处理和冷加工，可使铝合金的力学性能达到低合金钢的水平，铝合金冷加工以切削加工应用为最广。铝合金熔点较低，加工过程中温度升高后塑性增大，切削界面摩擦力增大，容易粘刀，及产生积削瘤等缺陷，表面粗糙度不好保证。本文针对某厂生产的铝合金箱体类零件在切削加工过程中存在的问题，提出了改进的方法，并进行了试验研究。

1 选用的零件

选用某厂生产的铝合金箱体，如图1所示，该零件结构复杂、质量要求高，材料为ZL106，正火处理，生产批量大。本文主要研究A端面在专用机床上的铣削加工过程，此端面的平行度要求为0.025mm，与B面的垂直度要求为0.03mm，表面粗糙度为Ra3.2。

2 铣削加工

2.1 刀具结构

该零件铣削过程采用粗铣—精铣—修光三道工序来完成，为了提高生产效率，将粗铣、精铣和修光安排在一台专用机床上的一个工位来完成，刀片材料为YG6X，总共有8片硬质合金普通铣刀片和1片修光刀片，其中修光刀片在安装过程中高于普通刀片0.08mm，以保证修光的加工余量。

2.2 加工参数设置

在专用机床上加工，切削速度为70m/min，每转进给量为0.8m m，精铣背吃刀量为0.6m m，修光背吃刀量为0.1m m，刀具前角r0=15°，刀具后角α0=10°。

2.3 切削结果分析

用以上参数切削过程中，主要出现两个问题，一是零件已加工表面有划痕现象，二是在刀片的前刀面上有积削瘤的存在。

3 零件已加工表面划痕的解决方法

经过反复实验得知，零件表面的划痕主要是由在初洗过程中修光刀刃与加工表面的摩擦所导致的。改进的方法有两种，一种是调整修光刀的安装角度，另外一种是调整铣刀盘与进给方向的夹角。如果调整修光刃与已加工表面的夹角，则每次换刀调整非常麻烦。夹角稍大影响表面质量，精度不高。因此，调整铣刀盘与进给方向的夹角。调整角度如果角度调整太大，修光后的表面会产生一个斜度而影响表面质量。已知修光刃的长度为5mm，而零件表面粗糙度为Ra3.2，调整角度为x，每转进给量为0.8mm为保证表面质量满足要求，所以：

综合考虑取铣刀盘轴线与进给方向夹角为89°53'，这样修光刃与已加工表面之间留有一定的间隙，增大了工作刀齿的副偏角，也会使副切削刃、副后刀面与已加工表面之间的摩擦减小，同时也避免了修光刃与已加工表面的摩擦。

4 刀具前刀面积屑瘤的解决

4.1 积屑瘤的产生分析

由于在铣削铝合金过程中，铝合金的熔点较低，在温度升高后，它的塑性变大。被切削金属在切削区域的高温和高压和较大的摩擦力的作用下，与刀具刃口附近的前刀面会粘结在一起，就会形成了积屑瘤，积屑瘤的硬度可比工件的基体高出2～3倍，因此可以代替刀刃进行切削，一般在初加工过程中，是允许有积屑瘤的存在，但积屑瘤在切削过程中不稳定，时大时小，使得工件表面出现高低不平的形状，工件表面粗糙度会增大，尺寸精度降低。精加工过程中不允许有积屑瘤。

4.2 刀具角度对积屑瘤的影响

刀具前角增大，积屑瘤的高度降低，这主要是由于刀具前角增大时，切削角随之增大，金属的塑性变性系数减小，沿前刀面产生的摩擦力减小，因此切削力也减小，产生的切削热也减小。这样可以抑制积屑瘤的产生或减小积屑瘤的高度。但如果前角继续增大，增大到一定值后，会使刀刃强度下降，散热条件变差，而且刀刃易产生破损，耐用度下降，切削温度升高。综合考虑工件材料、刀具材料和加工性质来决定前角取25°。

后角的增大，积屑瘤的高度也会呈下降趋势，但和前角相比，效果不明显。当后角增大时，可以减少刀具后刀面与工件之间的摩擦，并能使刀具刃口钝圆半径减小，刃口锋利、易切入工件。但后角过大，也使刀刃强度降低，刀具散热能力下降，综合考虑后角取15°。

4.3 切削速度对积屑瘤的影响

经过实验得出随着切削速度的增加，积屑瘤先由小变大再由大变小，即积屑瘤高度增加到峰值以后，又随着切削速度的增加而降低。在实际生产中选择低速切削(V<3m/min)或者高速切削(V>70m/min)，这时摩擦系数较小，粘结不易产生，故一般不会产生积屑瘤;而在中等切削速度(V=15～30m/min)时，产生的积屑瘤最大。

5 结语

采用改进后的刀具结构及铣削工艺参数在专用机床上对铝合金表面进行铣削加工，和以前相比，表面质量提高，表面划痕现象和积屑瘤大小减少，同时刀具的耐用度提高，加工精度也提高了，这一加工技术的改进可以在实际生产中应用推广。

参考文献

[1]贺曙新,张四弟.金属切削工[M].北京:化学工业出版社,2004.

[2]张维纪.金属切削原理及刀具[M].杭州:浙江大学出版社,2002.

[3]李华.机械制造技术[M].北京:高等教育出版社,2002.

高温合金零件 篇7

关键词：化学铣切,钛合金,零件,专用工装,设计

1 专用工装设计

1.1 材料的选择

化铣钛合金零件工装使用的材料, 首先必须能耐住浓氢氟酸和浓硝酸的腐蚀, 现场对非金属材料:玻璃钢、有机玻璃、尼龙、ABS、聚氨酯板、软聚氯乙烯、聚四氟乙烯、PVC、氯丁橡胶、丁腈橡胶、天然橡胶、黑耐油橡胶、聚丙烯, 进行了280小时化铣液浸泡试验。试验发现:聚丙烯、聚四氟乙烯、丁腈橡胶三种材料状态没有改变, PVC材料颜色微变外, 其余材料都已经发生性能改变, 包括颜色、硬度、脆性、强度等;现场对选用常用不锈钢材料OCr17Ni2Mo2 (SUS316) 及OCr18Ni9 (SUS304) 进行试验对比, SUS316要比SUS304耐腐蚀性要好, 但二者使用时, 必须涂防护胶。

PP材料:学名为聚丙烯, 耐酸性能好, 焊接性能好;具有良好机械加工性能, 应用广泛, 可以进行同种材料焊接, 因此可以作为结构件, 但强度不高, 做承力件, 需内衬钢材或增加材料厚度;如果无法买到工业用PP材料, 也可用民用的PP-R材料, 如热水管件等, 但耐腐蚀不如前者, 只能进行热熔焊接;工业用PP材料, 纯度可以保证, 对于化学铣用工装, 最好选用工业级PP材料, 不推荐采用民用PP管件, 如必须采用, 优先选择使用PP-R热水管件。

SUS316耐酸能力比SUS304强, 但SUS316在市场上很难买到, 可以用SUS304代替, 对工装使用过程没有太大影响, 仅仅是处于酸液中的时间, 要略有减少。

丁腈橡胶:可作为垫片使用, 现场使用后丁腈橡胶表面没有变化, 但材料硬度略有降低, 外观表面颜色没有变化。

聚四氟乙烯:在化铣液中有很好的表现, 由于聚四氟乙烯为高温压结材料, 不适于进行同材料焊接, 同时与PP材料也无法进行塑料焊接;该材料粘接性能很差, 除非表面清理的非常干净。因此, 聚四氟乙烯可以做螺钉、螺帽、垫片等单独零件使用。

硬聚氯乙烯, 又叫PVC, 虽然耐腐蚀性能好, 但在试验中微变性, 因此设计化铣工装中尽可能不采用此种材料, 但该材料有国家标准的管件, 设计时也可采用, 但不推荐, 如有必要, 推荐采用pp-R管件。

1.2 粘接技术

在工装设计过程中, 不可避免使用粘接剂, 通过对各种粘接剂进行试验表明:环氧树脂、502胶水、PVC上下水胶具有良好表现。

环氧树脂胶:对金属和非金属具有优异的粘合力、耐热性、绝缘性、硬度和软性都好, 可用于金属、非金属等材料的粘合;现场可采用配制环氧树脂溶液进行工装零件间的粘接及较大间隙填充, 也可作为工装修理时填堵磨损的面、孔修补等;当与化铣液长时间接触, 会腐蚀变薄, 以此要及时复涂。

502胶水:对金属、非金属等具有非常好的粘接性能, 试验发现, 粘接件能长时间浸在化铣液中而不开裂, 如丁腈橡胶与PP材料粘接、PP材料与不锈钢粘接等, 但沾接表面必须打粗糙。

PVC上下水胶:是一种专门粘接PVC材料的粘接剂, 包括上水胶、下水胶, 在家庭装修时经常使用, 但粘接强度不大, 不能承受大的冲击, 必要时要通过螺钉等固定;对PP材料也有一定粘接作用。

1.3 特种焊接技术

塑料焊接:PP材料有优良的焊接能力, 在化铣工装中得到广泛应用;焊接采用PP焊条 (一般为厂家自制, 市场上也有出售) 通过热风机 (塑料焊机, 500度以上空气) 进行焊接, 保证焊接质量。

热熔焊接:如采用民用PP-R材料, 如采用塑料焊接, 焊接性能不好, 建议采用热熔焊机对接焊接;这种方法可采用标准的PP-R材料上下水管件, 如弯头等, 可以化铣工装及相关装备的设计、制造等。

1.4 涂敷技术

由于工装中经常使用不锈钢钢材作为承力件, 对其保护为重中之重, 主要下面有以下涂敷方法:

(1) 热浸PVC法:就是将工装放入PVC溶液中, 将溶液一层层涂到工件上, 粘接力较好, 涂层能抗轻微冲击。

(2) 包涂法:利用PP材料可以焊接的性能, 利用管、板等, 将工件整体进行包装, 接口处采用焊接封口;在厚度上可以自由选择, 但没有结合力, 仅为包装, 可以考虑与粘接方法联合使用。

(3) 喷涂PVC法:采用塑料喷涂设备, 对工装进行喷涂, 有效厚度一般为1.5 mm工装的使用会受到限制。

(4) 衬玻璃钢法:采用环氧树脂和纤维布 (或涤纶布) , 在零件表面进行缠裹, 3-4mm约缠10层, 固定时间为24小时。可以对任何型面进行衬覆, 粘接力好, 强度高, 但粘接剂必须为环氧树脂。。

1.5 工装结构选择

由于化铣中需要不断搅拌, 保证各加工面腐蚀速度一致, 因此夹具优选轮辐复合结构, 卧式、立式均可, 在电机带动下, 能缓缓旋转, 该结构具有轻巧、强度高、耐腐蚀好的特点。该化铣夹具主要固定架、活动中轴、垫片、紧锁螺母及紧固件组成。

1.6 工装设计中注意的问题

(1) 丁腈橡胶垫片无法固定:粘接面没有打毛, 502胶水涂敷不够, 没有垫片限位槽。

(2) 丁腈橡胶垫片表面失去弹性:材料老化, 或502胶水涂在表面。

(3) 涂敷玻璃钢表面起鼓:纤维布透气性不好, 里面有空气没有排净。

(4) 涂敷玻璃钢表面有坑:涂敷不到位, 用环氧树脂补添。

(5) 化铣工装使用后, 里面有化铣液, 没有设计排出孔或该孔堵塞。

(6) 使用后螺钉位置表面塌陷:PP材料比较软, 加力拧紧时, 材料发生塑性变形;可用环氧树脂液修补, 或增加大垫片分散压应力。

2 化铣工装技术的不足与展望

化铣工艺有其独到的优势, 随着加工技术进步, 对工装的需求将会更加多样, 而设计、制造的工装手段有很大的局限性, 本文只从试验角度对化铣工装进行阐述, 没有涉及更多材料, 还有很大的局限性, 特别是对材料的使用状态数据, 包括使用寿命等, 都没有确切的数据支撑;另外工装结构强度方面, 还没有开展研究。

参考文献

[1]赵永岗, 等.化学铣切在钛合金加工中的研究及应用[J].表面技术, 2009.