航空发动机螺栓加工工艺改进

杨玖锡，罗学玉，马鹏，何海林，宋孝松，肖黔红

贵州航天精工制造有限公司 贵州遵义 563000

1 序言

一种发动机螺栓的月牙槽在电火花加工后，表面出现黑斑、重熔层问题，表面黑斑位置如图1所示，重熔层如图2所示。螺栓月牙槽材料采用圆棒镦坯，经粗车→精车→滚螺纹→电火花加工等工艺生产而成[1]。

图1 螺栓月牙槽表面黑斑位置

图2 螺栓月牙槽重熔层

2 问题分析

2.1 黑斑

采用电火花加工螺栓，易留下黑斑。通常在电火花加工行程中称为积碳，这是由于在加工过程中，表面出现凹凸不平的现象，会积留碳化物附着在表面上；又由于在加工过程中产生的碳化物排除通道不畅；以及排屑和冷却条件不同；加上月牙槽表面形成积屑瘤，增加了排屑难度，导致出现黑斑。

2.2 重熔层

电火花加工后的螺栓月牙槽表面层，由于受瞬时高达约10000℃的高温作用和液体介质冷却作用[1]，其化学成分和物理机械性能发生了一些变化。这些变化对于电火花加工的螺栓质量及其使用性能都有不良影响。

重熔层位于电火花加工后螺栓月牙槽表面的最上层[2]。它被电火花脉冲放电产生的瞬时高温所熔化，又受到周围工作液介质的快速冷却作用而凝固。它与基体（母材）金属的组织完全不同，是一种树枝状的淬火铸造组织。

一般来说，电火花重熔层的厚度与螺栓材料的种类、电火花加工的电参数有关，即脉冲宽度越大，重熔层的厚度就越大。

3 螺栓月牙槽加工工艺改进

鉴于电火花加工是在瞬时高温下发生金属熔化，加工后的螺栓月牙槽表面的电腐蚀黑斑和重熔层对螺栓的质量和使用性能都有不良影响，并且无法避免。经讨论，决定采用高速铣削工艺代替电火花工艺加工螺栓月牙槽。通过在数控铣削过程中采用特制专用铣刀进行加工[3]，采用旋转面铣→月牙槽粗铣→月牙槽精铣的“特殊数控程序、三步法”提高加工质量。螺栓月牙槽加工刀具及参数见表1。

表1 螺栓月牙槽加工刀具及参数

4 加工效果

通过工艺改进，将电火花加工改为数控高速铣削，加工后的螺栓月牙槽表面无黑斑（见图3），经金相检测无重熔层（见图4）。

图3 工艺改进后螺栓月牙槽表面无黑斑

图4 工艺改进后螺栓月牙槽无重熔层

5 结束语

因电火花加工螺栓月牙槽无法避免出现黑斑和重熔层，造成螺栓质量及其使用性能受到不良影响，故应转变思路，充分发挥设备优势，采用数控高速铣削代替电火花加工。通过批量加工验证，完全可以解决黑斑和重熔层问题，有效保证了螺栓加工质量。