航空发动机用硬质合金焊接铰刀的加工工艺

吕 鹏 刘军喆 尹晶辉（中航工业沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁 沈阳 110043）

航空发动机用硬质合金焊接铰刀的加工工艺

吕 鹏 刘军喆 尹晶辉
（中航工业沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁 沈阳 110043）

摘 要：本论文以航空发动机用硬质合金焊接铰刀的加工工艺为主要研究内容。以实现焊接刀具的制造与试验为目标，建立完整的焊接刀具加工工艺及制造技术，具有重要的理论价值和实际意义。航空发动机盘类零件上用于组装的安装孔有以下特性：盘类零件材料多为高温合金与粉末冶金材料，属于难加工材料；盘类零件需要多个叠加放置，造成孔位置错位，对刀具切削部分、刀杆部分强度要求严格；从而刀具质量的优劣直接影响到发动机装配质量。

关键词：航空发动机盘；焊接铰刀；硬质合金；结构钢；钎焊；加工工艺

一﹑引言

硬质合金焊接刀具的加工工艺按工艺过程可以分为3部分：硬质合金﹑刀杆焊前加工﹑焊接﹑焊接后刀具加工。下面按加工过程的3部分论述硬质合金焊接刀具的加工工艺优化过程，并对此工艺过程进行优化。

二﹑硬质合金﹑刀杆焊前加工工艺优化

1 焊接刀具的设计要求

硬质合金焊接刀具在焊接前为两体单独加工，为满足刀具焊接和刀具焊接后的加工，焊接刀具设计中应考虑此类刀具的结构设计。焊接刀具刀齿部分前端和刀柄部分后端应加工顶心孔；焊接刀具刀齿与刀杆的结合部分应有良好的焊接结构。

2 焊接刀具焊前加工工艺优化

（1）刀齿部分加工工艺优化。刀齿部分采用硬质合金材料，加工中需要在左端加工顶心孔和引导部分，右端需要加工90°凸台和连杆，通过使用中走丝完成连杆的粗加工，右端90°凸台加工，使用磨刀机完成连杆的精加工，使用电脉冲完成顶心孔的加工，Φ6引导采用外磨和磨刀机完成加工。（2）刀柄部分加工工艺优化。通过使用中走丝完成左端90°槽加工，使用车床﹑钳研完成定位孔的加工。

3 硬质合金﹑刀杆焊接工艺优化

通过前期的课题摸索已经完成硬质合金与结构钢的焊接具体工艺过程的研究，主要内容包括：钎料的选择﹑焊剂的选择﹑钎焊工艺。

3.1 钎料的选择。①钎料应对被钎焊硬质合金和钢基体有良好的润湿能力，保证钎料具有良好的流动性与渗透性。②硬质合金的使用特点有较高的红硬性，所以要保证钎焊焊缝在常温下有足够的硬度。③钎料的熔点要尽可能地低，以减少钎焊应力，防止发生裂纹，但钎料的熔点要高于焊缝的工作温度300℃，保证正常切削。本次选用钎料为H62，HAG-45B进行对比实验。

3.2 钎剂的选择。钎剂的作用是使刀杆和钎焊表面的氧化物还原，使钎料能很好的润湿被钎焊的金属表面，一般钎剂的熔点低于钎料100℃以上，并有较好的流动性和较低的黏度。本次选用842银焊剂，201铜焊剂进行对比实验。钎剂实验中需要配以适量水，加热﹑搅拌成糊状后使用。

3.3 硬质合金与钢的钎焊工艺。（1）焊前准备。①焊前应检查硬质合金是否有裂纹﹑弯曲等缺陷，保证钎焊面平整并保证有一定的几何形状，保持与基体间有良好的接触。②对硬质合金进行喷砂处理去除钎焊表面的氧化层和黑色字母，防止脱焊。（2）钎焊过程。①焊接硬质合金工具时均匀加热刀杆和刀头是保证焊接质量的基本条件。如果硬质合金部分温度高于刀杆，熔化后的钎料润湿硬质合金而不能润湿刀杆，接头强度降低，沿焊缝剪切硬质合金时，钎料不破坏，而随硬质合金脱开。如果相反，现象相反。②钎焊后的冷却。冷却时硬质合金片表面产生瞬时拉应力，硬质合金的抗拉应力大大低于抗压应力。通常焊接后工件立即插入石灰槽或木炭粉槽中，使工件缓慢冷却。有条件的可在钎焊后立即将工件放入220℃～250℃的炉内回火6h～8h。采用低温回火处理能消除部分钎焊应力，减小裂纹和延长硬质合金工具使用寿命。③焊后清理。要对焊好的硬质合金工件进行焊后清理，以便将焊缝周围残余的溶剂清理干净，常用清除方法是将焊后冷却工件放入沸水中煮1h～2h左右，然后再进行喷砂处理，即可清除焊缝四周黏附的残余钎剂和氧化物。

3.4 刀具焊接情况报告。（1）对焊铰刀5880的研制情况。5880焊接结果：跳动小于0.2的6把，跳动大于0.2小于0.4的2把，跳动大于0.4的4把；（2）卡比特对焊铰刀焊接情况。卡比特对焊铰刀焊接结果：由于采用新焊接结构，焊接合格率75%。

4 焊接后刀具加工工艺优化

通过研究焊接硬质合金的加工工艺，总结多次加工焊接刀具的工艺特点，制定全新的焊接硬质合金刀具加工工艺，采用粗磨﹑开槽﹑半精磨合金外径的加工方式解决外磨加工中合金部分难加工的问题，通过半精磨﹑刃磨﹑精磨合金外径的加工方式解决合金部分最终尺寸的加工问题，通过修磨卡比特长铰刀，总结修磨经验，使用刃磨加工刀齿后角完成刀具加工。其中切削倒角及其后角的加工，刃磨工序需要按图纸要求尺寸进行，不能凭操作者的感觉，需要满足使用要求。

5 现场实验数据分析

从现有刀具对比情况看，实验刀具在刀齿槽﹑前刀面处有接痕和凹陷，此处缺陷可能导致加工中刀具受力不均匀，可能影响刀具表面光度，待后续解决此问题。合金材料问题，刀具切削过程中切削热量较大，温度在70℃左右。现拟对合金材料焊接后的材质进行分析，对比焊接前后的组织差异（用来排除焊接温度对合金材料的影响），并对合金材料作对比实验，找出合金材料差异，待后续使用。

结论

通过以上分析，我公司航空发动机盘安装孔零件所使用的焊接硬质合金刀具生产工艺基本成熟，适合小批量生产，能够保证军工生产需求。

参考文献

[1]朱警雷，黄继华，张华.赵兴科硬质合金与钢异种金属焊接的研究进展[J].焊接，2008（02）.

[2]吕鹏.刃具硬质合金与结构钢钎焊工艺研究[J].中国新技术新产品，2012（19）. [3]王立跃.硬质合金的焊接特点、方法与研发进展[J].现代焊接，2010（12）.

[4]李宁，吕鹏.硬质合金与结构钢钎焊刀具切削试验及数据分析[J].中国新技术新产品，2014（01）.

中图分类号：TG44

文献标识码：A