航空發(fā)動(dòng)機(jī)用硬質(zhì)合金焊接鉸刀的加工工藝

呂 鵬 劉軍喆 尹晶輝（中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110043）

航空發(fā)動(dòng)機(jī)用硬質(zhì)合金焊接鉸刀的加工工藝

呂 鵬 劉軍喆 尹晶輝
（中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110043）

摘 要：本論文以航空發(fā)動(dòng)機(jī)用硬質(zhì)合金焊接鉸刀的加工工藝為主要研究?jī)?nèi)容。以實(shí)現(xiàn)焊接刀具的制造與試驗(yàn)為目標(biāo)，建立完整的焊接刀具加工工藝及制造技術(shù)，具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。航空發(fā)動(dòng)機(jī)盤類零件上用于組裝的安裝孔有以下特性：盤類零件材料多為高溫合金與粉末冶金材料，屬于難加工材料；盤類零件需要多個(gè)疊加放置，造成孔位置錯(cuò)位，對(duì)刀具切削部分、刀桿部分強(qiáng)度要求嚴(yán)格；從而刀具質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)裝配質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī)盤；焊接鉸刀；硬質(zhì)合金；結(jié)構(gòu)鋼；釬焊；加工工藝

一﹑引言

硬質(zhì)合金焊接刀具的加工工藝按工藝過程可以分為3部分：硬質(zhì)合金﹑刀桿焊前加工﹑焊接﹑焊接后刀具加工。下面按加工過程的3部分論述硬質(zhì)合金焊接刀具的加工工藝優(yōu)化過程，并對(duì)此工藝過程進(jìn)行優(yōu)化。

二﹑硬質(zhì)合金﹑刀桿焊前加工工藝優(yōu)化

1 焊接刀具的設(shè)計(jì)要求

硬質(zhì)合金焊接刀具在焊接前為兩體單獨(dú)加工，為滿足刀具焊接和刀具焊接后的加工，焊接刀具設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮此類刀具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。焊接刀具刀齒部分前端和刀柄部分后端應(yīng)加工頂心孔；焊接刀具刀齒與刀桿的結(jié)合部分應(yīng)有良好的焊接結(jié)構(gòu)。

2 焊接刀具焊前加工工藝優(yōu)化

（1）刀齒部分加工工藝優(yōu)化。刀齒部分采用硬質(zhì)合金材料，加工中需要在左端加工頂心孔和引導(dǎo)部分，右端需要加工90°凸臺(tái)和連桿，通過使用中走絲完成連桿的粗加工，右端90°凸臺(tái)加工，使用磨刀機(jī)完成連桿的精加工，使用電脈沖完成頂心孔的加工，Φ6引導(dǎo)采用外磨和磨刀機(jī)完成加工。（2）刀柄部分加工工藝優(yōu)化。通過使用中走絲完成左端90°槽加工，使用車床﹑鉗研完成定位孔的加工。

3 硬質(zhì)合金﹑刀桿焊接工藝優(yōu)化

通過前期的課題摸索已經(jīng)完成硬質(zhì)合金與結(jié)構(gòu)鋼的焊接具體工藝過程的研究，主要內(nèi)容包括：釬料的選擇﹑焊劑的選擇﹑釬焊工藝。

3.1 釬料的選擇。①釬料應(yīng)對(duì)被釬焊硬質(zhì)合金和鋼基體有良好的潤(rùn)濕能力，保證釬料具有良好的流動(dòng)性與滲透性。②硬質(zhì)合金的使用特點(diǎn)有較高的紅硬性，所以要保證釬焊焊縫在常溫下有足夠的硬度。③釬料的熔點(diǎn)要盡可能地低，以減少釬焊應(yīng)力，防止發(fā)生裂紋，但釬料的熔點(diǎn)要高于焊縫的工作溫度300℃，保證正常切削。本次選用釬料為H62，HAG-45B進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

3.2 釬劑的選擇。釬劑的作用是使刀桿和釬焊表面的氧化物還原，使釬料能很好的潤(rùn)濕被釬焊的金屬表面，一般釬劑的熔點(diǎn)低于釬料100℃以上，并有較好的流動(dòng)性和較低的黏度。本次選用842銀焊劑，201銅焊劑進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。釬劑實(shí)驗(yàn)中需要配以適量水，加熱﹑攪拌成糊狀后使用。

3.3 硬質(zhì)合金與鋼的釬焊工藝。（1）焊前準(zhǔn)備。①焊前應(yīng)檢查硬質(zhì)合金是否有裂紋﹑彎曲等缺陷，保證釬焊面平整并保證有一定的幾何形狀，保持與基體間有良好的接觸。②對(duì)硬質(zhì)合金進(jìn)行噴砂處理去除釬焊表面的氧化層和黑色字母，防止脫焊。（2）釬焊過程。①焊接硬質(zhì)合金工具時(shí)均勻加熱刀桿和刀頭是保證焊接質(zhì)量的基本條件。如果硬質(zhì)合金部分溫度高于刀桿，熔化后的釬料潤(rùn)濕硬質(zhì)合金而不能潤(rùn)濕刀桿，接頭強(qiáng)度降低，沿焊縫剪切硬質(zhì)合金時(shí)，釬料不破壞，而隨硬質(zhì)合金脫開。如果相反，現(xiàn)象相反。②釬焊后的冷卻。冷卻時(shí)硬質(zhì)合金片表面產(chǎn)生瞬時(shí)拉應(yīng)力，硬質(zhì)合金的抗拉應(yīng)力大大低于抗壓應(yīng)力。通常焊接后工件立即插入石灰槽或木炭粉槽中，使工件緩慢冷卻。有條件的可在釬焊后立即將工件放入220℃～250℃的爐內(nèi)回火6h～8h。采用低溫回火處理能消除部分釬焊應(yīng)力，減小裂紋和延長(zhǎng)硬質(zhì)合金工具使用壽命。③焊后清理。要對(duì)焊好的硬質(zhì)合金工件進(jìn)行焊后清理，以便將焊縫周圍殘余的溶劑清理干凈，常用清除方法是將焊后冷卻工件放入沸水中煮1h～2h左右，然后再進(jìn)行噴砂處理，即可清除焊縫四周黏附的殘余釬劑和氧化物。

3.4 刀具焊接情況報(bào)告。（1）對(duì)焊鉸刀5880的研制情況。5880焊接結(jié)果：跳動(dòng)小于0.2的6把，跳動(dòng)大于0.2小于0.4的2把，跳動(dòng)大于0.4的4把；（2）卡比特對(duì)焊鉸刀焊接情況。卡比特對(duì)焊鉸刀焊接結(jié)果：由于采用新焊接結(jié)構(gòu)，焊接合格率75%。

4 焊接后刀具加工工藝優(yōu)化

通過研究焊接硬質(zhì)合金的加工工藝，總結(jié)多次加工焊接刀具的工藝特點(diǎn)，制定全新的焊接硬質(zhì)合金刀具加工工藝，采用粗磨﹑開槽﹑半精磨合金外徑的加工方式解決外磨加工中合金部分難加工的問題，通過半精磨﹑刃磨﹑精磨合金外徑的加工方式解決合金部分最終尺寸的加工問題，通過修磨卡比特長(zhǎng)鉸刀，總結(jié)修磨經(jīng)驗(yàn)，使用刃磨加工刀齒后角完成刀具加工。其中切削倒角及其后角的加工，刃磨工序需要按圖紙要求尺寸進(jìn)行，不能憑操作者的感覺，需要滿足使用要求。

5 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

從現(xiàn)有刀具對(duì)比情況看，實(shí)驗(yàn)刀具在刀齒槽﹑前刀面處有接痕和凹陷，此處缺陷可能導(dǎo)致加工中刀具受力不均勻，可能影響刀具表面光度，待后續(xù)解決此問題。合金材料問題，刀具切削過程中切削熱量較大，溫度在70℃左右。現(xiàn)擬對(duì)合金材料焊接后的材質(zhì)進(jìn)行分析，對(duì)比焊接前后的組織差異（用來排除焊接溫度對(duì)合金材料的影響），并對(duì)合金材料作對(duì)比實(shí)驗(yàn)，找出合金材料差異，待后續(xù)使用。

結(jié)論

通過以上分析，我公司航空發(fā)動(dòng)機(jī)盤安裝孔零件所使用的焊接硬質(zhì)合金刀具生產(chǎn)工藝基本成熟，適合小批量生產(chǎn)，能夠保證軍工生產(chǎn)需求。

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