GH696 叶片型面高效加工技术
【材料论文】提高GH696冷轧薄板力学性能研究
【材料论文】提高GH696冷轧薄板力学性能研究-午虎特种合金技术部GH696合金是为我国研制航空发动机的需要而开发的。
该合金是Fe-Ni-Cr基，以γ＇相（Ni3AlTi）金属间化合物析出时效强化，并辅以Mo的固溶强化和B的晶界强化作用。
C对平衡各合金化元素，改善合金综合性能是重要的。
GH696合金冷轧板材主要应用于多种发动机的弹簧、紧固件和支架等各类零件。
在《航空用GH696合金冷轧薄板标准》（HB5465-90）中对该合金的室温力学性能有着较高的要求。
该合金随着固溶温度的提高，室温抗拉强度值逐渐升高，1000℃～1020℃达到最高，1050℃以后抗拉强度开始降低，但标准要求固溶温度范围为1100℃±15℃，所以针对1100℃±15℃固溶后板材室温抗拉强度还需很高的情况，从冶炼、冷轧变形、试样时效热处理入手，比较全面而细致地进行了探讨。
采用真空感应熔炼和真空自耗重熔，分析Al＋Ti含量对成品薄板力学性能的影响。
试验发现，Al＋Ti含量越高，GH696冷轧薄板的室温强度越高。
高温合金冷轧变形量一般控制在15%～40%，试验选用板坯轧制1.0mm×1000mm×2000mm薄板，分别按15%、30%和45%冷轧变形量轧制成品板材。
以HB5465-90标准的热处理方式处理后检测其室温力学性能。
结果表明，冷轧变形量在一定范围内提高，对成品板材的室温强度有相应的提高。
GH696合金在1020℃以上固溶处理时，MC型碳化物、M3B2和η相在晶界明显减少，致使晶粒长大。
在1100℃以上固溶处理时，M3B2大量溶解。
所以随着固溶温度的提高，室温抗拉强度值逐渐升高，1000℃～1020℃达到最高，1050℃以后开始降低。
所以在1100℃±15℃温度范围内，抗拉强度已经脱离峰值区域，要提高强度σb需要对时效热处理制度做一定调整。
试验固溶热处理：1100℃，保温7分钟，空冷，时效热处理：分别（700、725、750℃），保温5小时，空冷。
GH696合金动态再结晶模型
GH696合金动态再结晶模型许赵华;李宏;李淼泉【摘要】采用热模拟压缩试验研究GH696合金在变形温度为880~1020℃、应变速率为0.01~10.0 s?1、变形程度为30%~60%条件下的高温变形行为.采用金相显微镜对GH696合金高温压缩变形后的显微组织进行观察.结果表明:较高的变形温度和较低的应变速率有利于GH696合金的动态再结晶.采用加工硬化率?流动应力曲线确定GH696合金的动态再结晶临界应变,应用Avrami方程建立GH696合金的动态再结晶体积分数模型,并根据合金的金相定量试验结果建立GH696合金的动态再结晶晶粒尺寸模型.%The deformation behavior of GH696 superalloy was studied by isothermal compression experiments the deformation temperatures ranging from 880 to 1120℃, strain rates ranging from 0.01 to 10.0 s?1 and deformation degree ranging from 30% to 60%. The microstructure of GH696 superalloy after compression was observed on a microscope. The results show that dynamic recrystallization of GH696 superalloy occurs more easily at higher deformation temperature and lower strain rate. The critical strain of dynamic recrystallization of this alloy is identified based on the work hardening rate versus flow stress curves. The kinetics of dynamic recrystallization ofGH696 superalloy is established based on Avrami equation. A model for DRX grain size is established based on OM experimental measurement results of GH696 superalloy.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2017(027)008【总页数】12页(P1551-1562)【关键词】GH696合金;热模拟压缩;动态再结晶;晶粒尺寸【作者】许赵华;李宏;李淼泉【作者单位】西北工业大学材料学院,西安 710072;西北工业大学材料学院,西安710072;西北工业大学材料学院,西安 710072【正文语种】中文【中图分类】TG319动态再结晶是金属和合金高温变形过程中一种非常重要的显微组织演化机制。
GH696
炉冶炼 ， 频率ｆ＝２ ０ Ｈ ， ０ ｚ中频电压 Ｕ ＝６０ ， ５ ５ Ｖ 功率 Ｐ ＝２０ｋ ５ Ｗ。
４ ２ 原材 料 要求 ．
６ 锻制轧 制工 艺
锻制轧制时保温温度为 １ ５ —１２ ℃， ００ ０ 保温 １
时间为 １ 。开 锻 温 度 ≥９０℃ ， 锻 温 度 ≥ —２ｈ ８ 停
ｗｔ ｌ Ａｌｍｉｕ ａ ｄ ｒ ｈ ＂ｔｎｕ ｍ ｎ Ｉｄ ｉ ｔｉ ｐｐ ｒ Ａ ｄａ ｕａ ｐｏ ｕｔ ｎ ｏ ｌｙ ｉ ｏ ｈ ｗ ｕ ｎ ｍ ｎ ａ ｔ ａ ｉｍ ｓ ｉ ｓＭｉ ｎ ｈｓ ａ ｅ ． ｎ ｉｌ ｒｄ ｃ ｏ ｆＡｌ ｅ ｉ ｏ
Ｇ ６ ６ｉ ｎ ， ｃ ｉ ｉ Ｈ ９ ｓｉｔ ｅ ｗｔ ａ 口ｍ ｔ Ｍｕ ｄ ｈ
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２ ・ ９
维普资讯
合性能起重要作用。
４ 非真 空感 应炉 冶炼 ４１ 使用 设 备 ． Ｇ ６６合 金采 用 Ｇ 一０４０ｔ 非 真空 感应 Ｈ９ Ｗ ．３ 型
基高温舍金 电渣锭通常见到的渣 沟、 渣疤等表面
缺陷 ， 钢前无 需打磨 、 锻 扒皮 。
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ｂ ｃ ｏａ 唱 ｉ ｙｄｅ ｒ ｌ ｔ ｓ ｇ功ｅ ｎⅡｎｎ ａｌｍ ｉ ｕｔ ｎｆｒ ｃ ｏ —Ｖｅｔ ｎ ｃ ｏ ｕ ａｅ ｌ ｔ ｄｉ ｎ ａｄ蚰 Ｔｔ ｉ ｎ ｉｎ ｍ ∞ｅ ａｕ
Ｇ ６６ Ｈ ９ 台金是一个 以 Ｆ — —ｃ 为基 的时 ｅ ｒ 效硬化型高温合金， Ｆ 、 ｃ 组成稳定 的奥氏 由 ｅＭ、ｒ 体， 并加入 １４ ． ％左右的 Ｍ 强化固溶体和适量的 ｏ Ｂ强化晶界 ， 由于台金含有较高的 Ａ 比， ｌ 主要 靠析 出富 ｎ 的亚稳 定 的 （ ｉ １ ） 进行 时 效 Ｎ３ Ｔ 相 Ａ ｉ
GH710整体叶盘叶片型面磨削加工技术研究
RESEARCHGH710材料具有优异的物理性能，其工作温度可达980℃，室温强度为1300MPa 左右，是制造发动机叶盘的专用材料[1]。
目前针对GH710整体叶盘的生产工艺是利用锻造、车削、电火花加工、电解加工等方式获得整体叶盘毛坯件[2]，叶片单边预留0.6~0.9mm 左右的加工余量，如图1所示。
获得叶盘毛坯后，再利用手工抛修或数控铣削的方法对叶盘叶片型面进行精加工，最后进行叶片表面抛光处理[3–4]，其主要的生产工艺流程如图2所示。
叶片的粗、精加工工序是影响叶盘生产效率和型面轮廓精度的GH710整体叶盘叶片型面磨削加工技术研究*徐汝锋1，王海宁1，付 余2，杨慎亮3，李 勋3（1.山东理工大学机械工程学院，淄博 255000；2.中国航空制造技术研究院，北京 100024；3.北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京 100191）[摘要] GH710材料强度高、耐热性好，但切削加工性极差，导致GH710整体叶盘叶片型面的轮廓精度极难保证。
根据GH710整体叶盘的加工特点，研制了专用CBN 电镀砂轮，在磨削参数和工艺方法优选的基础上，实现了GH710整体叶盘叶片型面的精密磨削加工，并完成磨削应用验证试验。
结果表明，利用电镀CBN 砂轮磨削加工技术和对称插磨工艺可以实现GH710整体叶盘叶片型面的精密磨削加工，叶片型面的整体轮廓误差小于0.04mm ，且砂轮使用寿命和磨削效率能够满足生产需要。
关键词： 整体叶盘；叶片；高温合金；磨削；CBN 砂轮Study on Grinding Technology for Blade Surface of GH710 BliskXU Rufeng 1, WANG Haining 1, FU Yu 2, YANG Shenliang 3, LI Xun 3(1. School of Mechanical Engineering, Shandong University of Technology, Zibo 255000, China;2. A VIC Manufacturing Technology Institute, Beijing 100024, China;3. School of Mechanical Engineering & Automation, Beihang University, Beijing 100191, China)[ABSTRACT] GH710 is an important material with high strength, high temperature resistance and poor cutting performance, which make it difficult to guarantee the machining accuracy of blisk blade. According to the characteristics of GH710 blisk, CBN electroplated grinding wheel was presented. Precision grinding of GH710 blisk blade was realized based on optimization of grinding parameters and process, and verification tests were performed. The results show that the machining accuracy of GH710 blisk blade can be realized utilizing CBN electroplated grinding wheel and symmetrical plunge grinding, the profile error of blade surface is below 0.04mm and the requirement of wheel lifetime and grinding efficiency can be satisfied.Keywords: Blisk; Blade; Superalloy; Grinding; CBN wheel DOI:10.16080/j.issn1671–833x.2019.17.073*基金项目：国家科技重大专项（2018ZX04005001）；山东省自然 科学基金（ZR2017MEE060）；山东省重点研发计划（2019GGX104094）。
GH696叶片型面高效加工技术
GH696叶片型面高效加工技术摘要：针对GH696叶片切削性能差、加工过程中零件变形大、型面波纹度大、一致性差、零件抛光易烧伤等问题，制定出合理的分段加工工艺方案，通过工艺试验，选取合适的加工刀具，确定最优的铣削加工工艺参数，能够有效提高零件加工效率和质量。
关键词：GH696；分段加工；叶片型面0 引言高温合金具有优异的热强性能，热稳定性能及热疲劳性能。
现已广泛应用于航空发动机和燃气轮机。
本文通过对GH696材料性能及某型燃气轮机零级可转静叶叶身结构的研究和试验，确定出合理的数控加工方法和数控加工程序，减少零件加工中的变形量，选择适用于高温合金材料加工的刀具，提高零件的加工效率，同时降低刀具的损耗。
1零件结构及工艺难点1.1 零件结构以某型燃气轮机零级可转静叶为例，该类叶片由上轴颈、下轴颈和叶身组成。
其叶片叶型为复杂空间曲面，叶型最大厚度为4.3mm、长度为390.5 mm，最大弦宽为118.328mm，属于薄壁零件，进排气边由多段变化曲率较大的空间曲线组成，毛料为大余量模锻件，叶身余量为3mm～4.5mm之间，轴颈单边余量为2.5mm～3.5mm之间。
某型燃气轮机零级可转静叶三维模型见图1。
叶身型面是气流流经表面，位置尺寸及表面粗糙度要求很高。
装配时，由叶片上轴颈的定位扁确定叶型角向，通过调整曲柄的位置来调整气流大小和方向，叶片几何形状复杂，型面扭曲度大，叶型弦宽长，尺寸精度要求高，其主要结构尺寸和精度见表1。
表1结构尺寸和精度表最大长度/mm最大弦宽/mm缘板公差/mm轮廓度公差/mm前后缘R公差要求/mm扭转公差两端6mm内其余3 42.5111.3±0.1-0.04～0.16～-0.24Rq +0.04 -0.08 Rh+0.04 -0.08±0°12′1.2 GH696机械加工性能零件材料牌号为GH696，该材料在常温下的抗拉强度为900 MPa。
在加工时，有以下几个特点：1）高温强度高，加工硬化倾向大，切削塑性变形抗力大，切削负荷大；2）导热性差，为45钢的1/2～1/5，切削温度高，热量不易散出；3）强化元素含量高，形成金属化合物硬点，对刀具摩损强烈。
高效高精度的叶片双面榫齿加工设备
生 实现了模块化 ， ， 推出 ＭＫ Ｄ １０ Ｌ ７ ４ Ａ型数控强力双头成形磨 并在航空发动机和汽轮机行业 应用领域作 了应用推广 。 此类 为航空航天和汽轮机等重点行业急需的机床品种 ，以前均 毒 瑞士等发达国家高价进 口。 国、
一
、
三种配置机床 的比较
航空发动机和汽轮机叶片双面榫齿磨削加工机床按主机配
。
（） ７ 减少启 动次数和启动电流 ， 也就避免了开关 的烧坏 。
参考文献
１ 沈标 ． 电机故障诊断技术一 京 ， Ｅ 机械 业出版礼 ．９ ６ 【 ： １９
２ 周希章 ， 全． 周 电动机的起 动 、 制动 和调速． 京 ， 北 机械工业 出版社 ，
２ ０１ ０
（） ２ 电动机可 以在不 同的转 速下 作 ， 满足不 同出力 的要 减少 了电动机的启动次数 ， 使电动机凶频繁启动产生的电机 故 障率降低。 （） ３ 机组在 相同的功率下 ， 电机的运行 电流小 ， 能大大节 约
加工方式一般可分为单磨 头＋ 人工 翻面 、 单磨 头＋ 控分度 数 笥 和双磨头三类 。以相同的机床精度和主轴功率 （ ８ Ｗ） ２ ｋ 配 以加工一件对称 叶片榫齿为例 ， 三种配置机 床的加工情况见
Ｉ 工件以叶片榫齿单边余量为 ３ ｍ 榫齿加＿长度为 ６ｒ 。 ｍ ， ＿ ｒ ： ０ｍ ａ 粗磨进给速度 ６ｍ ／ｉ， ０ ｍｍｎ 精磨进给速度 为 １ ｍ ／ｉ； ０ ｍｍｎ砂轮 ０
２０ ０ ４年下半年 ， 中继泵采用变频调速装置后 ， 电机运行一直
（） ６ 可靠性 高 ， 调速范围广且平滑 ， 调速前 、 后电机 的过载能
力 、 率 凶 数 、 率 基 本不 变 。 功 效
可靠 ， 经济性能 良好 。其效果有 ：
某薄型叶片高效精密数控加工工艺研究
叶片的材料 为高 温合金 ， 硬度 非常 大 ， 切削 加工性 能较差 。 ３ ． ２ 设 备 试 验所采 用 的是 国外先 进 的高速数 控 铣床 。该设 备尾 座处 配备有 与 另一端 同步 转 动 的 Ｕ轴 ，在 此 叶 片 的数 控 加 工 中起 很好 的对 心作用 。 ３ ． ３ 变形 的控制 及改善 影响 叶片变形 的 因素主要 有 以下 几个 方 面 ，下面将 分别 对其进 行分 析并 阐述试 验所采 取的措施 。 ３ ． ３ ． １ 装夹 系统 的稳 定 性 及 刚 性对 叶 片变形 的影 响及控 制 装夹 是否稳 定 ，重复精 度如何 及夹 紧 力 的大小是 影响 变形 的主要 因素 。叶片 为 弱刚性体 ，增强装夹系统刚性是解决薄型 叶 片变形 的最主要 途径 。 ３ ． ３ ． １ ． １ 增强 装夹 系统刚性 以往数 控加工 叶身 型面时 ，采用顶 尖 顶 紧小轴 颈处顶 尖的方 式 ， 此 叶 片非 常 薄 ，在 顶 紧力 的作 用 下 ，
张森堂：突破航空发动机叶片无余量数控加工技术
张森堂：突破航空发动机叶片无余量数控加工技术(1)小大打印2013-04-16 09:21:25 中国航空报杜学胜参与评论(-)条航空发动机叶片是发动机研制领域的关键熟悉他的人都知道，别看他少言寡语，但思维超前，见解独到；别看他温文尔雅，但学风严谨，敢为人先。
他锐意进取，不断创新，业绩显著，在数字化加工技术领域有很深的造诣，在同行业中享有良好的声誉。
在中航工业黎明技术中心，张森堂主管数字化制造技术。
多年的勤学与积淀，使他理论功底扎实，实践经验丰富。
目前他已出版专著2本，获国家专利5项，发表论文10余篇，他是沈阳市劳动模范，连续三年被评为黎明公司劳动模范。
敢为人先，引领团队。
张森堂主要从事航空发动机精密加工工艺和数字化制造等技术研究工作。
他标新立异，总能提出令大家意想不到的思路和建议，同事们都称他是“敢为当先的人”。
多年来，张森堂主持完成了多项航空发动机科技攻关项目。
一次单位遇到难题，他主动请缨，主持开展某新型结构零件制造技术研究。
在加工过程中，他带领团队攻克了通道分析、最佳刀轴方向确定、刀位轨迹生成与验证、振动抑制以及变形控制等关键性技术难题，实现了数控程序与零件加工工艺的有机协调。
革故鼎新，奋发进取。
面对技术瓶颈，他总能寻找到解决的方法；面对陈旧的加工思路，他总会寻求到突破的途径。
他主持研究的多项技术达到了国内先进水平，而且多项科研成果得到推广应用，取得了较好的经济效益和社会效益。
仅“叶片高效数控加工技术”这一项技术的工程化应用，每年就为黎明公司创造了数千万元的经济效益长期以来，中国在航空发动机研制领域一直比较落后针对传统叶片加工工序过于分散、生产准备周期长、制约生产进程等难题，张森堂反复论证、集思广益，将“突破叶身型面无余量数控加工技术和实现叶片类零件高效加工”作为叶片制造技术的关键突破口。
同时，他设计了基于集成加工技术、精密定位技术、高速铣加工技术的叶片高效加工工艺，采用以铣代车、以铣代磨的全新加工理念，零件加工效率提高了两倍以上。
GH698合金热加工工艺的研究
（ａ）１１００℃变形５０％； （ｂ）１１８０℃变形５０％； （ｃ）１２００℃变形２０％
图２镦粗试样热处理后的晶粒组织
Ｆｉｇ．２ Ｇｒａｉｎ瑚虚ａ髑咖ｃｔｕｌｌｅ ｏｆ ｕｐ辩ｔｔｉＩ曙ｓ锄ｐｌｅ ａｆｔｅｒ ｈｅａｔ仃翰ｎＩ蛐ｔ
表３完全热处理后试样的晶粒度（ＡｓＩＭ）
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ｅｘｃｅｌＩｅｎｔ唧ｅｈｅ商ｖｅ ｔ咖ｈ∞ｎｔｒＯｌ— ｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｌｌｏｙ ｐｏｓｓｅｓｓｅＳ ｇＯｏｄ ｈｏｔ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｌａＬｓｔｉｃｉｔｙ ｂｅｔｗｅｅｎ １０００℃ａｎｄ １２００℃．Ｔｈｅ ｆｏｒｇ—
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４ ｇｒａｄｅ ｇｒａｉｎｓ ａｎｄ
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第７期Ｇ卜１６９８合金热加工工艺的研究
Ｆｉｇ．１
（ａ）１０００℃变形３０％；（ｂ）１０００℃变形５０％；（ｃ）１０５０℃变形３０％；
（ｄ）１１５０℃变形５０％；（ｅ）１２００℃变形２０％；（ｆ）１２００℃变形５０％
图１不同温度、不同变形量镦粗试样的动态再结晶组织
GH2696(GH696)高温合金化学成分 GH2696热处理制度 生产工艺
GH2696(GH696)高温合金化学成分 GH2696热处理制度生产工艺材料牌号：GH2696(GH696)高温合金GH2696(GH696)是Fe-Ni-Cr基沉淀硬化型变形高温合金，长期使用温度在650℃以下，短时使用温度可达750℃。
合金具有较高的屈服强度、持久和蠕变强度，以及良好的高温弹性性能、抗燃气腐蚀性能和加工塑性。
相近合金的国外广泛用于制作航空发动机的各种高温零部件，有长期可靠的使用经验。
我国用该合金在多种发动机上制作快卸环、紧固件、弹簧、管接头、安装座和支架等各类零件，并通过使用考核，已批产和使用。
适合于制造在650℃以下长期工作的涡轮和压气机紧固件、盘件和工作叶片、涡轮壳体、环形零件（包括迦接环），以及在400℃-650℃工作的圆术形螺旋弹簧等。
主要产品有棒材、锻件、环件、板材、带材和丝材等。
合金在700℃以下具有满意的抗氧化和耐气体腐蚀性能。
合金在全天候条件下具有满意的腐蚀性能。
合金在在800℃长期时效时，晶界和晶内析出大量棒状的Laves相，使强度和韧性明显下降。
GH2696化学成分：现货供应：高镍合金、耐热合金钢、镍铬合金钢，铸造合金钢，高温合金钢、耐蚀性合金钢。
出厂状态: 热轧、冷轧、冷拉、冷拔、锻制等产地厂家：国产（进口）产品种类：GH696钢板、棒材、锻件、带材、线材、管材等、生产工艺：热轧、锻轧、精扎、机轧、挤压、连铸、冷拔、浇铸、冷拉等、工艺流程：电炉熔炼→LF炉精炼→水平连铸→电渣重熔→冷轧→热轧→退火→酸洗热处理制度：热轧棒材、锻制棒材：固溶1100℃保温2h，水冷，时效处理780℃保温16小时，炉冷+650℃保温16小时，空冷冷轧薄板、冷拉丝材：固溶1100℃，水冷，时效处理700-750℃保温5小时，空冷密度：7.93g/cm3高温合金系列牌号本厂生产的有变形高温合金，主要用于燃气轮机、石油钻探、海洋工程、柴油机、内燃机、化工行业等使用的耐高温零部件。
gh696化学成分
gh696化学成分GH696是一种常见的化学成分，它在许多领域具有重要的应用。
本文将从GH696的物理性质、化学性质、制备方法以及应用领域等方面进行介绍。
一、物理性质GH696是一种具有特殊结构的有机化合物，其化学式为C12H16O3，相对分子质量为208.26。
该化合物为无色结晶固体，在常温下具有特殊的气味。
GH696具有较高的熔点和沸点，熔点为145-148℃，沸点为325-327℃。
此外，GH696在水中溶解度较低，但在有机溶剂中溶解度较高。
二、化学性质GH696具有一定的稳定性，不易被氧化或分解。
它在常温下不与空气中的氧气发生反应，但在高温或存在催化剂的条件下，可以发生氧化反应。
GH696也可以被一些强酸或强碱腐蚀，因此在使用或储存过程中需要注意避免与这些物质接触。
三、制备方法GH696的制备方法较为复杂，一般采用化学合成的方法进行。
首先，将适量的原料A和原料B加入反应釜中，在适当的温度和压力条件下进行反应，生成中间体C。
然后，通过进一步的处理和纯化，得到最终的产物GH696。
制备过程需要控制反应条件和操作技术，以提高产率和纯度。
四、应用领域GH696在许多领域具有广泛的应用。
首先，在医药领域，GH696可以作为一种药物中间体，用于合成某些药物。
其次，在染料工业中，GH696可以用作染料的合成原料，赋予产品丰富的颜色。
此外，GH696还可以用于有机合成反应的催化剂，提高反应速率和产物选择性。
在材料科学领域，GH696可以用于制备高性能聚合物材料，提高材料的力学性能和耐热性能。
总结起来，GH696是一种重要的化学成分，具有较高的稳定性和多样的应用领域。
通过对其物理性质、化学性质、制备方法以及应用领域的介绍，可以更好地了解和应用GH696。
随着科学技术的不断发展，相信GH696在更多领域中将发挥更大的作用，为人类社会的发展做出更大的贡献。
高温合金(GH696)的镀铬方法
高温合金(GH696)的镀铬方法
马建铁
【期刊名称】《表面技术》
【年(卷),期】1998(27)3
【摘要】介绍了在GH696基材的活塞环上的镀铬和镀铬的前处理方法.试生产电镀活塞环25件,镀层良好.
【总页数】1页(P39-39)
【关键词】高温合金;镀铬;电镀;镀合金
【作者】马建铁
【作者单位】深圳福田开发科技盘片厂
【正文语种】中文
【中图分类】TQ153.11;TQ153.2
【相关文献】
1.关于"铸造高温合金显微疏松评定方法"和"铸造高温合金晶粒度评定方法"两项航标的说明 [J], 李爱兰;余乾;王晔
2.GH696铁基时效硬化型高温合金的研究 [J], 李殿魁;孙德生
3.GH696合金高温变形过程中的塑性变形行为 [J], 许赵华;李淼泉;李宏
4.GH696高温合金表面热处理工艺研究 [J], 王淑新
5.GH696合金高温变形过程中的塑性变形行为（英文） [J], 许赵华;李淼泉;李宏;因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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GH696 叶片型面高效加工技术
发表时间：2020-01-15T13:55:05.090Z 来源：《科学与技术》2019年17期作者：陈伟周敏[导读] 针对GH696叶片切削性能差、加工过程中零件变形大、型面波纹度大、一致性差、零件抛光易烧伤等问题摘要：针对GH696叶片切削性能差、加工过程中零件变形大、型面波纹度大、一致性差、零件抛光易烧伤等问题，制定出合理的分段加工工艺方案，通过工艺试验，选取合适的加工刀具，确定最优的铣削加工工艺参数，能够有效提高零件加工效率和质量。
关键词：GH696；分段加工；叶片型面0 引言
高温合金具有优异的热强性能，热稳定性能及热疲劳性能。
现已广泛应用于航空发动机和燃气轮机。
本文通过对GH696材料性能及某型燃气轮机零级可转静叶叶身结构的研究和试验，确定出合理的数控加工方法和数控加工程序，减少零件加工中的变形量，选择适用于高温合金材料加工的刀具，提高零件的加工效率，同时降低刀具的损耗。
1零件结构及工艺难点1.1 零件结构
以某型燃气轮机零级可转静叶为例，该类叶片由上轴颈、下轴颈和叶身组成。
其叶片叶型为复杂空间曲面，叶型最大厚度为4.3mm、长度为390.5 mm，最大弦宽为118.328mm，属于薄壁零件，进排气边由多段变化曲率较大的空间曲线组成，毛料为大余量模锻件，叶身余量为3mm～4.5mm之间，轴颈单边余量为2.5mm～3.5mm之间。
某型燃气轮机零级可转静叶三维模型见图1。
叶身型面是气流流经表面，位置尺寸及表面粗糙度要求很高。
装配时，由叶片上轴颈的定位扁确定叶型角向，通过调整曲柄的位置来调整气流大小和方向，叶片几何形状复杂，型面扭曲度大，叶型弦宽长，尺寸精度要求高，其主要结构尺寸和精度见表1。
1.2 GH696机械加工性能
零件材料牌号为GH696，该材料在常温下的抗拉强度为900 MPa。
在加工时，有以下几个特点： 1）高温强度高，加工硬化倾向大，切削塑性变形抗力大，切削负荷大； 2）导热性差，为45钢的1/2～1/5，切削温度高，热量不易散出； 3）强化元素含量高，形成金属化合物硬点，对刀具摩损强烈。
1.3 工艺难点分析 1）加工变形
该叶片的结构特点是叶片长，弦宽大，从叶尖到叶根的扭转角度大，零件整体壁厚偏薄，特别是边缘厚度最小处只有0.64mm，数控铣削加工时以上轴颈端面定位夹紧，下轴颈处用顶尖顶紧，叶身型面处于悬空状态，铣削时刚性差，导致加工变形及颤震问题严重。
数控铣削加工完成后叶身变形量波动在0.3mm～0.5mm。
2）波纹度差、一致性差因数控加工完成后叶身变形波动大，叶身需留有至少0.5mm余量以保证抛光时叶身不会由于数控加工变形而局部缺肉。
然而余量过大，会导致抛光后叶身波纹度差，一致性差、部分零件抛光烧伤，上下圆台与叶身转接处质量不高及产品合格率低等问题。
3）刀具磨损
粗铣时采用Φ16球头铣刀去除余量，因叶片毛坯余量大，粗铣需为精铣去除绝大部分余量，刀具磨损快，通常一把刀具仅加工叶盆型面或叶背型面后就需要进行修磨。
铣削加工中刀具逐渐磨损，导致加工过程中余量逐渐变大，即粗铣完成后叶身型面各部位余量不均匀。
精加工中同样存在刀具磨损严重的问题。
2 工艺设计及试验
2.1 工艺方案设计
通过工艺方案分析，在加工大余量模锻叶片时，增加半精铣工步：粗铣→半精铣→精铣→抛光。
均采用叶身型面分段铣削的方法，有效地解决零件加工中的变形量大、铣加工后余量大且不均匀、抛光过程中产生的零件变形和烧伤等问题。
根据叶片型面从叶尖至叶根扭曲较大的特点，粗铣及半精铣叶身型面时，将叶身分为3段较为平缓的截面段分段进行加工，同时采用固定轴曲面轮廓铣，即将叶身第一段截面摆放至一个较为平缓的位置，选择合适加工坐标系，使刀轴与该截面段近似垂直，加工中零件不易变形，且各部位余量均匀、一致。
精加工时采用多轴螺旋铣，即四轴联动加工，此时在加工叶身型面上的每一个部位，刀具相对于加工点处于较好的切削状态，这种加工方法可同时带进排气边边缘R一次铣削成型，保证了叶身型面与进排气边余量的一致性。
这也是模锻件毛坯叶片在精铣叶身型面时常采用的方法。
2.1.1 加工余量分配
粗铣时用Φ16mm球头铣刀（T1）去量后单边留有1.8mm余量，半精铣时用Φ16mm球头铣刀（T2）去量后单边留0.6mm余量，精铣后留有0.2mm余量，再进行抛光。
2.1.2 加工参数选择
通过试验，选择合适的加工参数，粗铣参数及铣削方法见表2、精铣参数及铣削方法见表3。
2.1.3 刀具选择
根据高温合金材料切削特性，选择涂层硬质合金刀具，在刀具表面有一层很薄的TiAlN涂层，刀具锋利，适用于切削高温合金材料。
2.2 加工过程及试验结果
2.2.1 加工过程
按照通过分析制定的工艺方案，在粗铣及半精铣叶身型面时，先将叶身分为3段较为平缓的截面段分段进行加工。
即叶尖段型面粗加工（固定轴曲面轮廓铣）、叶根段型面粗加工（固定轴曲面轮廓铣）、缘板粗加工（固定轴曲面轮廓铣）。
精加工时采用多轴螺旋铣对叶身进行加工，并采用多轴侧刃铣对进排气边进行加工。
叶尖段型面粗加工（固定轴曲面轮廓铣）见图2，叶根段型面粗加工（固定轴曲面轮廓铣）见图3，缘板粗加工（固定轴曲面轮廓铣）见图4，进排气边加工（多轴侧刃铣）见图5、精加工叶身型面（多轴螺旋铣）见图6。
2.2.2试验结果
通过试验，每加工一件零件，仅叶身型面加工时间由30h缩短到15h，加工效率大大提高。
同时，零件合格率也由66.3%提高到94.3%。
刀具成本减少50%以上。
每加工1件零级可转静叶刀具消耗对照见表4。
3 结论
通过研究GH696材料加工的特点，探索叶身型面分层分段加工方法，加工加工型面时，要严格控制每次去除的余量、加工的顺序，减少抛光工序余量，以控制抛光引起的零件变形。
叶身型面分层分段加工方法有如下优点： 1）分段加工，加工中零件不易变形，且各部位余量均匀、一致； 2）分层加工，且每层去除余量少，加工变形可控制在0.1mm以内； 3）每把刀去除余量较小，刀具磨损慢，加工过程中让刀情况较少； 4）抛光量少，可以保证抛光时保证零件的一致性，避免抛光过程中不会出现零件烧伤。
参考文献：
[1]陈艳芳,高温合金叶片铣削加工工艺研究[M] .硅谷,2013.
[2]倪为国,铣削刀具技术及应用实例[M].化学工业出版社2007. 作者简介：
陈伟（1986-），男，甘肃庄浪，工程师，从事航空发动机、燃气轮机制造工艺工作.。