控制薄壁镍基高温合金零件喷涂变形量研究

王艳丽　王雪梅

摘 要：控制镍基高温合金零件喷涂变形量介绍了承担某公司的薄壁镍基高温合金零件在加工过程中所遇到的零件变形技术问题和解决途径，论文介绍了通过摸索喷涂变形规律、更改喷涂夹具，最终解决了由于喷涂产生的零件变形问题，从而确保转批产品的顺利交付。为公司转包产品赢得大量产品市场份额提供了技术保证。

关键词：高温合金；喷涂；夹具

引言

该文主要介绍了某公司的薄壁高温合金零件转批过程中所遇到的零件变形技术问题和解决途径，论文介绍了通过摸索喷涂变形规律、更改喷涂夹具，最终解决了由于喷涂产生的零件变形问题。

1 研究要求

通过摸索喷涂变形规律、更改喷涂夹具，最终解决由于喷涂产生的零件变形问题，从而确保转批产品的顺利交付。

2 研究目标

4号轴承封严机匣零件材料为Inco718，壁厚仅为2.032mm，属于薄壁易变性零件，该件在批生产过程中产生机加工和喷涂后变形量变大，严重影响技术条件0.05的要求和0.127公差要求，目前一次合格率仅为5%，只能靠返修合格，因此通过研究，控制机加工和喷涂后零件的变形，提高该件一次合格率达80%以上。

3 试验

3.1 材料介绍

3.1.1 合金零件的材料规格和性能。文章所介绍的合金材料型号是Inconel 718，这种合金材料是一种时效强化变形镍基高温合金，其工作温度在600℃以上，但是工作温度的极限不应超过了650℃。此合金材料具有很多优点，例如，第一有很好的抗疲劳性；第二抗辐射性；第三抗氧化性，第四抗腐蚀性，第五易加工和易焊接。这种合金材料的应用很广泛，在国内外的航空发动机的生产过程中，应用非常的广泛。

3.1.2 零件结构。该合金零件在生产过程中非常的典型，这是一种薄壁的环形机的闸件。此零件的外圆最大直径是？准391.68毫米，零件的总高度在109.3毫米零件壁厚只有2.032mm，零件设计结构图如图1。

3.2 加工工艺技术难点及变形因素

3.2.1 加工工艺的主要技术难点。（1）合金材料存在难以加工的问题，文章介绍的Inconel 718就属于这种类型的合金，在高温下仍然不易变形。（2）合金材料的加工壁厚只有20.31毫米，并且合金材料的结构呈现出一种喇叭的形状，与此同时在较小端面的位置内圆需要喷涂，这样就导致了零件的严重变形问题。（3）零件在加工过程中的精度要求较高，零件的加工基准面的圆度要求为0.05毫米；直径公差要求在-0.025-+0.025之间，还有其他的一些加工数据在加工的过程中都很难达到要求，在质量上无法给予保障。

3.2.2 影响合金零件变形的主要因素。影响薄壁合金零件的变形的外在及内在因素有很多，主要包括了机加工过程中产生的机加应力，其中机加工工艺路线的合理性、机床、夹具、切削刀具选择都会影响工件应力。喷涂工艺过程也会对零件的部分尺寸产生影响，例如喷涂的装夹定位，喷涂过程中零件的温度及喷涂前吹砂压力工艺等等。

3.3 试验过程

3.3.1 数据收集。通过现场跟踪机加工和喷涂工艺过程，收集了部分零件的尺寸数据，具体如表1。

参考表1中的数据，我们可以很清晰的看到，合金零件在喷涂进行前和进行后的零件的圆度及零件的跳动还是受到影响较大的，这样的影响就直接的影响了合金零件的加工误差超标。

3.3.2 零件的改进过程。（1） 零件喷涂夹具的改进。由于零件的结构特点，喷涂装夹时，若定位装夹基准与机加工装夹定位基准不一致，造成装夹误差，导致零件喷涂加工完后，技术条件超差。

在实际加工中发现夹具影响很大，经历着一个不断改进完善的过程。原零件的夹具止口定位和零件的之间的相互配合完全没有定位的作用，这样就会导致零件的夹具的止口位置不断变大，出现配合间隙。通常间隙在0.02-0.03的范围内。改进后的夹具如图3。

（2） 刀具及切削用量的选择。在机加工过程中，及容易由各种因素产生的机加应力，在随后的喷涂工艺过程中，零件表面大概达到150-200℃，在此情况下，应力得到释放。因此尽量降低零件在机加过程中的残余应力也是减少零件变形的主要方法。对于每一种涂层，都有一种或几种适合的刀具能对涂层进行机加工，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容和工件材料、加工效率、加工质量、加工成本等因素。切削用量不仅是在机床调整前必须确定的重要参数，而且其数值合理与否对加工质量、加工效率、生产成本等有着非常重要的影响。最初选择的车涂层刀具为二次利用的机夹刀，但经几批零件的加工不仅对涂层表面的技术条件有影响，而且对表面的加工质量（光洁度）也不利，因此，经查找相关资料并经过几批共约20件产品加工验证选择M42国产焊接刀具加工该类涂层为最佳。在今后的机加工生产过程中，固化机加工工艺参数，例如进刀量和刀具转速等，也会对降低零件的机加应力有很大的作用。

4 结束语

文章所应用的数据和相关的理论都是经过了近六个月的时间的不断的工艺加工试验和喷涂试验的不断改进而来。这种合金零件的喷涂工序之后的尺寸误差超标的现象已经有了很大程度的改善，大约下降了70%，大大地增加了生产效率，保证了零件的交付。并且为今后类似零件加工积累了一定的经验。

作者简介：王艳丽（1973），辽宁凌源，高级工程师，涂敷技术。