靜子葉片冷軋工藝研究

摘 要：通過(guò)此次工藝研究，摸索出了鈦合金冷軋葉片在軋制時(shí)產(chǎn)生的反彈量和變形量，解決了鈦合金的軋制問(wèn)題，同時(shí)也掌握了剛性弱的葉片的變形規(guī)律和特點(diǎn)，解決了葉片冷軋的變形問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：研制；反彈量；變形；工藝路線

1 緒論

壓氣機(jī)靜子葉片和風(fēng)扇靜子葉片是發(fā)動(dòng)機(jī)上非常重要的零部件之一。靜子葉片體積小且薄，精度非常高，加工過(guò)程中超差、報(bào)廢現(xiàn)象非常嚴(yán)重。進(jìn)口導(dǎo)流葉片的剛性非常弱，加工后的變形很難控制。所以在工藝規(guī)程的編制、修改、工藝路線的安排上以及零件的加工、試驗(yàn)都要慎重。在生產(chǎn)研制過(guò)程中，需要進(jìn)一步實(shí)踐學(xué)習(xí)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不斷將新技術(shù)、新工藝方法應(yīng)用于此材料零件的加工當(dāng)中。

通過(guò)此次研制對(duì)新材料的軋制性能從理論知識(shí)到實(shí)踐知識(shí)兩個(gè)方面都有了更深的了解，拓寬了解決實(shí)際問(wèn)題的思路。同時(shí)對(duì)冷軋工藝也有了更進(jìn)一步的理解和認(rèn)識(shí)，掌握了其加工原理和思路，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)加工中出現(xiàn)的問(wèn)題提出了具體的有效的解決方法。在此基礎(chǔ)上確定了合理的工藝路線。

2 鈦合金葉片冷軋工藝研究

2.1 鈦合金葉片的加工性能分析

2.1.1 零件材料性能分析

某型機(jī)風(fēng)扇靜子葉片的材料是TC1，屬于鈦合金。由于鈦合金這種材料軋制性能非常差，軋制后反彈特別大而且很不穩(wěn)定，很難控制。這樣就給修理冷軋模具帶來(lái)很大的困難。

2.1.2 零件結(jié)構(gòu)分析

某型機(jī)風(fēng)扇靜子葉片型面非常復(fù)雜且不規(guī)則，各個(gè)截面數(shù)據(jù)差別非常大，截面與截面之間過(guò)渡就轉(zhuǎn)角就非常大，很難保證過(guò)渡圓滑。葉片非常薄，最厚處只有1.4～1.816mm，邊緣處只有0.1mm，軋制難度非常大。

2.2 現(xiàn)工藝過(guò)程分析

2.2.1 現(xiàn)狀分析

風(fēng)扇靜子葉片現(xiàn)采用的冷軋工藝加工。所謂冷軋工藝就是用成形的冷軋模將板料一道道的軋制成形。但加工這個(gè)零件的冷軋模還處在試驗(yàn)過(guò)程中，工具廠加工出的冷軋模質(zhì)量很不穩(wěn)定，每套模具都有很多問(wèn)題。由于鈦合金的軋制性能很差，給這個(gè)項(xiàng)目帶來(lái)了很大的難度。

2.2.2 主要原因分析

因?yàn)槔滠埲~片就是用成形的冷軋模將板料軋制成設(shè)計(jì)圖紙要求的形狀，所以最大的問(wèn)題就應(yīng)該是冷軋模的修理。但單純的把冷軋模按照葉片的形狀加工出來(lái)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因?yàn)槿~片的形狀非常復(fù)雜，型面是很不規(guī)則的曲面，每個(gè)截面葉片的厚度都不一樣，所以葉片各個(gè)截面，甚至每一點(diǎn)的反彈量都不一樣。

并且葉片沿著葉片中心線有一個(gè)非常明顯的紐角，由于葉片軋制金屬是沿著葉片中心線成直線向前流動(dòng)，有了一個(gè)紐角就會(huì)阻礙金屬的流動(dòng)。

3 處理方案及結(jié)果

3.1 處理方案

3.1.1 模具修理的處理方案

由于冷軋模具只是根據(jù)葉片葉型的理論值制造出來(lái)的，根本沒(méi)有考慮葉片軋制的反彈量。這樣我們只能用葉片現(xiàn)場(chǎng)軋制、測(cè)量，測(cè)出葉片超差的地方，然后找出模具上相應(yīng)的位置，根據(jù)測(cè)量的結(jié)果現(xiàn)場(chǎng)修理模具。但由于有紐角，每修理一個(gè)地方都會(huì)影響金屬的流淚以及葉片整體的反彈量，有可能發(fā)生變化的地方并不是修理的地方，這就需要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際操作來(lái)摸索這些變化，慢慢的積累經(jīng)驗(yàn)掌握規(guī)律來(lái)克服這些困難。修一套模具需要試驗(yàn)很多片葉片，因?yàn)槊啃蘩硪粋€(gè)地方都需要軋制一片葉片然后測(cè)量才能反映出修理后的成效和變化，也只有通過(guò)這些變化才能慢慢的找出規(guī)律，最后才能將模具修理合格。

3.1.2 熱處理的處理方案

葉片是通過(guò)多次軋制才能加工成設(shè)計(jì)圖紙要求的形狀。葉片軋制的過(guò)程也就是金屬受到擠壓向前流動(dòng)的過(guò)程，葉片受到的擠壓非常強(qiáng)大，致使金屬表面加工硬化非常嚴(yán)重，所以葉片軋制后硬度非常高，這樣軋制后的退火工序就尤為重要，需要將葉片的硬度降低到一個(gè)適合軋制的硬度。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果

葉片型面輪廓度達(dá)到0.08，滿足產(chǎn)品的要求，但葉片的質(zhì)量還有待加強(qiáng)。

4 葉片軋制后的變形控制

4.1 課題分析

4.1.1 問(wèn)題的提出

某型機(jī)進(jìn)口導(dǎo)流葉片在焊接靜子環(huán)后發(fā)現(xiàn)葉片彎曲非常嚴(yán)重，經(jīng)審查發(fā)現(xiàn)庫(kù)存的一千多件進(jìn)口導(dǎo)流葉片都有不同程度的彎曲。致使這一批葉片全部報(bào)廢，使公司蒙受了巨大的損失。但零件交庫(kù)時(shí)是完全合格的葉片，經(jīng)分析認(rèn)定是葉片在長(zhǎng)時(shí)間放置后內(nèi)部殘余應(yīng)力釋放致使葉片產(chǎn)生變形。

4.1.2 零件結(jié)構(gòu)分析

某型機(jī)進(jìn)口導(dǎo)流葉片形狀細(xì)長(zhǎng)而且很薄（長(zhǎng)24mm，寬8.15mm-10.322mm，厚度1mm左右），剛性很差，非常容易產(chǎn)生變形。

4.2 現(xiàn)工藝過(guò)程分析

4.2.1 現(xiàn)狀分析

某型機(jī)進(jìn)口導(dǎo)流葉片現(xiàn)采用的冷軋工藝加工。所謂冷軋工藝就是用成形的冷軋模將板料一道道的軋制成形。

4.2.2 主要原因分析

經(jīng)分析主要問(wèn)題應(yīng)該出現(xiàn)在精軋和精軋定位孔這兩道工序之間。按原工藝規(guī)程這兩道工序允許合并加工，而在實(shí)際加工中為了簡(jiǎn)化工序也是將這兩道工序合并進(jìn)行。葉片也是在這兩道工序加工成最終形狀。因此，這兩道工序加工的好壞直接影響零件最終的質(zhì)量。葉片半精軋留0.2mm的余量，也就是說(shuō)精軋一道工序的壓下量就是0.2mm，壓下量越大零件的變形也就越大而金屬內(nèi)部殘留的應(yīng)力就越大，葉片也就越容易變形。因此減小最后精軋定位孔的余量并在之前增加消除應(yīng)力工序也許能夠減小葉片軋制后的殘留應(yīng)力。原來(lái)在精軋定位孔后就振動(dòng)光飾，因?yàn)榫埡笕~片形狀比較大，振動(dòng)后葉片變形就相對(duì)嚴(yán)重一些，取型后葉片形狀比較小，因此把振動(dòng)光飾工序安排到取型后會(huì)減小葉片的變形。

4.3 處理方案及結(jié)果

4.3.1 處理方案

綜上所述，決定采取兩種工藝路線分別做工藝試驗(yàn)，兩種試驗(yàn)的工藝流程如下

第一種工藝試驗(yàn)的工藝流程：

剪料條→洗滌→落料→清理、打號(hào)→洗滌→初軋→洗滌→退火→半精軋→半精軋→洗滌→退火→剪邊→振動(dòng)光飾→洗滌→精軋→洗滌→消除應(yīng)力→振動(dòng)光飾→洗滌→精軋定位孔→洗滌→檢驗(yàn)→取型→拋光→振動(dòng)光飾→洗滌→檢驗(yàn)→磁粉探傷→作標(biāo)記→終檢

第二種工藝試驗(yàn)的工藝流程：

剪料條→洗滌→落料→清理、打號(hào)→洗滌→初軋→洗滌→退火→半精軋→半精軋→洗滌→退火→剪邊→振動(dòng)光飾→洗滌→精軋→精軋定位孔→洗滌→檢驗(yàn)→取型→拋光→振動(dòng)光飾→洗滌→檢驗(yàn)→磁粉探傷→作標(biāo)記→終檢

4.3.2 試驗(yàn)結(jié)果

車間分別投料按照上述兩種工藝路線做工藝試驗(yàn)，結(jié)果證明按照第一種流程加工出的葉片基本上沒(méi)有變形，而且葉片型面能夠滿足圖紙要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

本攻關(guān)課題的核心內(nèi)容是減少葉片軋制后內(nèi)部殘留應(yīng)力，防止葉片軋制后變形。攻關(guān)過(guò)程中分析了零件自身的結(jié)構(gòu)以及葉片可能發(fā)生變形的主要原因，制定了兩種工藝方法分別做工藝試驗(yàn)，在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上總結(jié)出合理的工藝路線成功的解決了葉片變形的問(wèn)題，并已投入生產(chǎn)，保證了某型機(jī)的正常科研生產(chǎn)。

但葉片按照上述第一種工藝流程進(jìn)行，由于最后一道精軋余量只有0.1mm，軋制時(shí)葉片發(fā)生嚴(yán)重裂紋，有個(gè)別葉片已經(jīng)裂到葉片型面，這樣的葉片就報(bào)廢了，還需要繼續(xù)研究解決這個(gè)問(wèn)題。