航空發動機螺栓加工工藝改進

楊玖錫，羅學玉，馬鵬，何海林，宋孝松，肖黔紅

貴州航天精工制造有限公司 貴州遵義 563000

1 序言

一種發動機螺栓的月牙槽在電火花加工后，表面出現黑斑、重熔層問題，表面黑斑位置如圖1所示，重熔層如圖2所示。螺栓月牙槽材料采用圓棒鐓坯，經粗車→精車→滾螺紋→電火花加工等工藝生產而成[1]。

圖1 螺栓月牙槽表面黑斑位置

圖2 螺栓月牙槽重熔層

2 問題分析

2.1 黑斑

采用電火花加工螺栓，易留下黑斑。通常在電火花加工行程中稱為積碳，這是由于在加工過程中，表面出現凹凸不平的現象，會積留碳化物附著在表面上；又由于在加工過程中產生的碳化物排除通道不暢；以及排屑和冷卻條件不同；加上月牙槽表面形成積屑瘤，增加了排屑難度，導致出現黑斑。

2.2 重熔層

電火花加工后的螺栓月牙槽表面層，由于受瞬時高達約10000℃的高溫作用和液體介質冷卻作用[1]，其化學成分和物理機械性能發生了一些變化。這些變化對于電火花加工的螺栓質量及其使用性能都有不良影響。

重熔層位于電火花加工后螺栓月牙槽表面的最上層[2]。它被電火花脈沖放電產生的瞬時高溫所熔化，又受到周圍工作液介質的快速冷卻作用而凝固。它與基體（母材）金屬的組織完全不同，是一種樹枝狀的淬火鑄造組織。

一般來說，電火花重熔層的厚度與螺栓材料的種類、電火花加工的電參數有關，即脈沖寬度越大，重熔層的厚度就越大。

3 螺栓月牙槽加工工藝改進

鑒于電火花加工是在瞬時高溫下發生金屬熔化，加工后的螺栓月牙槽表面的電腐蝕黑斑和重熔層對螺栓的質量和使用性能都有不良影響，并且無法避免。經討論，決定采用高速銑削工藝代替電火花工藝加工螺栓月牙槽。通過在數控銑削過程中采用特制專用銑刀進行加工[3]，采用旋轉面銑→月牙槽粗銑→月牙槽精銑的“特殊數控程序、三步法”提高加工質量。螺栓月牙槽加工刀具及參數見表1。

表1 螺栓月牙槽加工刀具及參數

4 加工效果

通過工藝改進，將電火花加工改為數控高速銑削，加工后的螺栓月牙槽表面無黑斑（見圖3），經金相檢測無重熔層（見圖4）。

圖3 工藝改進后螺栓月牙槽表面無黑斑

圖4 工藝改進后螺栓月牙槽無重熔層

5 結束語

因電火花加工螺栓月牙槽無法避免出現黑斑和重熔層，造成螺栓質量及其使用性能受到不良影響，故應轉變思路，充分發揮設備優勢，采用數控高速銑削代替電火花加工。通過批量加工驗證，完全可以解決黑斑和重熔層問題，有效保證了螺栓加工質量。