振動時效在消除鑄鋁合金框架變形中的應用

劉 赫，唐兄彬

（西安航天發動機廠，陜西西安710100）

0 引言

鑄鋁合金的框架產品作為火箭發動機的重要部件，除了承力配合之外，關鍵是配合游機發動機對運載火箭進行調姿入軌，所以設計部門對鑄鋁合金框架的加工要求很高，主要是要求加工變形小，否則，將會影響運載火箭的飛行軌道和衛星的入軌精度。在實際加工過程中，鑄鋁合金由于存在殘余應力，很容易引起工件變形，進而造成鑄鋁合金的框架尺寸不穩定。為此，進行了工藝攻關，通過采用振動時效方法解決了該技術難題。

傳統的消除殘余應力的方法有熱時效和自然時效。熱時效需要專用加熱爐，投資大、能耗大、效率低、污染環境、易產生新的變形和二次應力；自然時效周期長，效率低，導致成本增加。相比之下，振動時效生產周期短，處理地點靈活，生產費用低，且無環境污染，比較可行。

1 鑄鋁合金框架產品的設計要求

框架為鋁合金材料鑄件，屬于空間非對稱撓性結構零件 (見圖1)。

該項產品尺寸精度高，加工工序多，變形嚴重，其中L1尺寸長約200 mm，A面長約150 mm，輕微變形都將會導致尺寸超差。通常工序加工、檢驗合格后，到最終總體檢驗時尺寸往往超差。主要設計指標見表1。

表1 主要設計指標要求Tab.1 Main design specifications

2 殘余應力對產品變形的影響

鑄鋁合金框架殘余應力產生途徑主要為兩部分：一是鑄件產品在凝固過程中，由于冷卻不均勻而產生殘余應力；二是產品在機加過程中產生的殘余應力。

以上兩種殘余應力交互作用于產品上，使產品易于產生扭轉、彎曲等不規則變形；……