减少航空发动机铝合金零部件加工变形的措施_品牌_

航空发动机零件加工的整体解决方案SandvikCoromant.PDF

周成

摘要：随着全球经济的增长，检验各国综合水平的标杆已经不仅仅局限于各国经济的发展水平，还有国家科学技术能力的介入，航空航天技术就是其中一项，在航空航天技术中，航空发动机占了绝对的地位。航空发动机是技术人员的智慧结晶，它在航空航天技术中发挥着不可言喻的重要作用，如果没有航空发动机，那再多的航空零件都于事无补。但在航空发动机的建造过程中会遇到许多困难，例如，一些铝合金零部件容易变形，会造成航空发动机建造的不完美，进而影响到飞机的正常运行，所以要采取措施去防范这些事情的发展。

关键词：航空发动机铝合金零部件加工变形措施

中图分类号：TH86 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）07（b）-0103-02

对于航空发动机零部件的应用来讲，铝合金与其他金属相比会有许多优秀特质。铝合金的密度比较小，所以比较轻，对于航空飞行来说是比较实用的。而且铝合金的强度较高，导电导热性较好仅次于银、金、铜，然而前两种的价格比较高不经济适用，而铝合金的市场价格要远远低于它们。不仅如此，铝合金的耐腐蚀性也很好。遇到一些恶劣天气，机身不易受遭到腐蚀。但是铝合金也有些许的缺点，就是在其加工过程中会受到力的作用而导致变形。例如铝合金零部件会受到一些力的影响而发生变形，从而使铝合金零部件的加工精良度受到影响，这会给人们的使用过程造成一定的不便。

航空发动机铝合金零部件加工变形的原因有许多，据一些文章表明，有的航空发动机的中压压气机采用的是由铝合金打造的半护罩组件而且是用箍环组合连接而成。在建造过程中，对铝合金进行热处理使其硬度在一个范围内。铝合金零部件的加工属于薄壁加工，因为零部件比较薄，所以在加工零部件的过程中，会有一些加工残余应力对铝合金零部件做功进而造成零部件变形，进而使零件的质量降低。这些残余应力会在以下过程中出现。

1 铝合金毛坯料制造过程中积存的残余应力

在铝合金零部件的加工过程中，如果加工工艺不够精益，也许会导致铝合金金属受力不均，加上金属的热胀冷缩更加使得合金在加工过程中受热不均匀，而且金属被加工成合金的过程中也会有不足之处，因为要把铝合金加工成很薄的零件，所以在体积压缩过程中难免会造成结构不均匀，一些力会积存在铝合金零部件中，进而在之后的过程中对铝合金零部件做功，最终导致铝合金零部件变形，进而在使用过程中会遇到诸多不便，甚至会使得航空发动机受到影响，进而影响到航空领域的发展。

2 铝合金零部件冷校直过程中残余应力对铝合金零部件做功

铝合金被加工成航空发动机零部件需要不断锻造，其中就有对其进行冷校直，因为这些铝合金是应用到航空领域上的，所以对精确度的要求很高，所以在冷校直过程中，该金属会受到很大的压力，也许会因为金属的热胀冷缩进而使铝合金受力不均匀，所以为了让铝合金零部件的质量有所提高，需要有过硬的技术，所以，这对技术人员的技术有很高的要求，当然也需要他们一丝不苟严谨认真的工作态度，然后对铝合金进行加工，尽量使其受力均匀。然而，在冷校直过程中，会有残余应力对铝合金金属做功，使得铝合金零部件在加工过程中变形。因此，要采取一些措施去防止该残余应力对铝合金零部件做功，保证铝合金零部件的质量。

3 铝合金零部件在切削等机械加工过程中残余应力对其做功

铝合金在被加工成零部件的过程中，会有切削过程对其进行加工，在这个过程中，刀具与合金接触的那一面会使合金金属发生变形，进而在铝合金金属表面产生残余应力。这些积余的残余应力会在已经加工完成后的零部件产生力的作用，进而使铝合金零部件产生变形，使得航空领域遇到一系列麻烦。

以上笔者主要分析了航空发动机铝合金零部件发生变形的原因，这里要针对这些原因，采取相应措施进而找到解决方法。在锻造过程中，就是因为这些内部积余的残余应力，在最后的过程中对铝合金零部件进行做功，使铝合金零部件变形，导致不合格，影响航空发动机的正常运行。针对这样的现象，工作人员对其进行了深入研究，发现在铝合金零部件的锻造步骤中，切削过程产生的残余应力是相对较小的，而且这些残余应力会在后续过程中对铝合金零部件进行做功，既然无法把这些力消除，也可以采取措施在最大程度上降低其对铝合金零部件的危害。例如，人们可以把这些过程中产生的残余应力释放出来。

经过上面的内容大家知道了在铝合金零部件的锻造步骤中，热锻过程会产生比较多的残余应力。人们最终的目的是为了让铝合金零部件不变形，不影响航空发动机的正常运转，所以不论用什么样的方法只要不影响最终结果就好。最简单的方法就是深入了解锻造过程的各个步骤，进而再一步一步分解，尽量消除这些步骤中存在的隐患。最终大家认为略微调整一下运行顺序会达到想要的结果。其实就是把热锻过程中产生的残余应力释放出去后再对铝合金零部件进行精加工（就是把铝合金零部件先切成两个半环再对其进行加工），这就相当于所谓的工艺优化。

工艺优化适用于任何一个步骤。为应对铝合金零部件内部残余的力对其做功，工作人员将对铝合金零部件的精加工全都放在了把零部件切断步骤的后面，因为在某些程度上，铝合金零部件被切断后，残余应力会得到很大的释放，会对该零部件做一些功，但因为之后还有精加工过程，所以不必过于担心该零部件会变形，会提高铝合金零部件的质量。

提高铝合金零部件质量的方法不仅这一个，还可以改变该零部件的装夹方式。以前，铝合金零部件的装夹方式是对对铝合金零部件的大端面进行支撑，把小端面用夹板紧紧压住，这个方法是很简单方便，但是，如果掌握不好会影响其受力，导致受力不均，影响其质量。所以技术人员有研究了一套新的装夹方式，就是采用内孔基准和定位销相组合的方式对铝合金零部件进行装夹定位。这样被改进的装夹方式被应用到实际生活中，这样铝合金零部件的几个自由度全都被固定起来，被限制住，有其确定的唯一位置，实现了铝合金零部件的完全定位，在一定程度上减少铝合金零部件的变形。

在铝合金零部件的毛坯料的锻造过程中容易产生残余应力，为了消除这些，人们选择把这个阶段产生的残余应力释放出去，而且该释放过程与上面有一个过程是相似的，都是略微的调整一下铝合金零部件的加工工序。在加工过程中，先对铝合金零部件进行粗加工，然后去完成铝合金零部件的切断过程，进而对其进行精度加工，把该零部件内部积存的力释放出去，这样可以很巧妙的避免残余应力对铝合金零部件做功，从而使得铝合金零部件的质量有所提高。

4 结语

在航空发动机铝合金零部件的锻造过程中，经常会出现一些形形色色的问题，会影响到铝合金零部件的最后质量，例如，在现实生活中，经常会出现铝合金零部件出现变形问题。因为铝合金较其他金属来说具有许多特质，都是可以用于航空航天领域的，因为这个领域所涉及的全方面利益，航空领域的科技含量还代表着一个国家的科技技术水平，所以，它不容有任何闪失，它所涉及到的方方面面都要接近于完美。鉴于航空发动机有用到铝合金零部件，就应该保证其质量，防止其变形，以免影响到飞机的质量。

参考文献

[1] 杨传勇，尚志亮，韩广帅.减少航空发动机铝合金零部件加工变形的措施[J].科技创新与应用，2016（32）：129.

[2] 黄毅.基于Delphi的发动机测试系统开發[D].合肥工业大学，2016.

[3] 张光耀.铝合金表面激光熔覆稀土+Ni60合金涂层的研究[D].桂林电子科技大学，2015.