【作 者】秦彬;王子銘;于建華;張渝;李勛

　　粉末高溫合金因具有較好的抗高溫力學(xué)性能和抗疲勞蠕變性能，逐漸成為航空發(fā)動機(jī)高溫承力動部件的首選材料。與第 1 代相比，我國第 2 代粉末高溫合金FGH96 具有更好的高溫抗裂變能力，能夠滿足航空發(fā)動機(jī)高推重比、長壽命的要求，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于制造航空發(fā)動機(jī)的渦輪盤部件 [1]。優(yōu)異的材料性能也使粉末高溫合金成為典型的難加工材料，尤其是針對渦輪盤樅樹形榫槽的加工，機(jī)械加工難度更大 [2]。

　　目前，粉末高溫合金渦輪盤榫槽以拉削加工為主 [3–4]，拉削加工因其高效率的優(yōu)勢成為榫槽加工的首選方式。德國的 Klocke 等 [5] 通過分析拉刀的磨損機(jī)理，提出了硬質(zhì)合金機(jī)加刀齒的拉刀結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高了拉刀的使用效率和加工能力，隨著高速側(cè)拉的出現(xiàn)，其團(tuán)隊(duì)對榫槽進(jìn)行高速拉削試驗(yàn)，證明了高速拉削比普通拉削加工效率高，加工后榫槽表面質(zhì)量好 [4]。但拉削加工的劣勢也十分明顯，如拉刀的尺寸較長、磨損快、成本高、制造周期長、工藝靈活性差等 [6]。

　　隨著線切割技術(shù)的發(fā)展，精密線切割技術(shù)也慢慢被應(yīng)用到渦輪盤榫槽的加工中 [7]。Klocke 等 [5，8–10] 深入研究了精密線切割技術(shù)在榫槽加工方面的應(yīng)用問題，通過對現(xiàn)有設(shè)備的改造與升級，增加專用的控制系統(tǒng)，得到了較好的試驗(yàn)結(jié)果。精密線切割后的榫槽輪廓度能夠達(dá)到±0.1 mm，但榫槽表面粗糙度較大，在某些范圍內(nèi)，試件的疲勞性能與拉削加工完成的試件基本相當(dāng) [11]。郭偉彬等 [12] 利用電火花加工粉末高溫合金 FGH96 材料，通過 SEM 微觀分析發(fā)現(xiàn)，夾雜物是造成粉末高溫合金疲勞壽命降低的主要原因。

　　雖然精密線切割過程基本不受切削力的影響，但加工完成后，粉末高溫合金榫槽表面會出現(xiàn)不同程度的重鑄層，會影響高溫承力動部件抗疲勞性能 [11]，也限制了精密線切割技術(shù)在粉末高溫合金渦輪盤榫槽領(lǐng)域的發(fā)展。隨著高速精密磨削技術(shù)的發(fā)展，羅·羅公司的

Aspinwall 等 [13] 明確指出拉削加工渦輪盤榫槽的缺點(diǎn)，提出利用超硬磨料砂輪對 Udimet 720 榫槽進(jìn)行磨削加工，發(fā)現(xiàn)刀具磨損小、表面粗糙度低，證明了成形砂輪進(jìn)行榫槽精密磨削加工可行性。美國的 Curtis 等 [14] 提出了利用杯型砂輪進(jìn)行榫槽結(jié)構(gòu)成形磨削加工的原理性工藝方法，但是并未采用這種方法進(jìn)行實(shí)際榫槽的磨削驗(yàn)證性試驗(yàn)。

　　通過以上研究成果可以發(fā)現(xiàn)，各種渦輪盤榫槽加工方法有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，也表明成型砂輪對榫槽加工的可能性，但是針對 FGH96 渦輪盤榫槽成形磨削加工方法及其加工精度的研究還很少。本文利用電鍍 CBN 成形砂輪針對線切割粗加工后的榫槽進(jìn)行精密磨削加工，通過單側(cè)輪廓局部成形磨削榫槽試驗(yàn)驗(yàn)證該加工工藝方式實(shí)現(xiàn) FGH96 渦輪盤榫槽加工的可行性，為粉末冶金高溫合金榫槽的精密加工提供了靈活、便捷且行之有效的工藝方法。

　　【結(jié) 論】

　?。?）針對線切割粗加工后的渦輪盤榫槽，采用電鍍CBN 成形砂輪能夠?qū)崿F(xiàn)榫槽的精密磨削加工，磨削加工后榫槽輪廓的關(guān)鍵尺寸和表面粗糙度能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

　?。?）與線切割加工相比，F(xiàn)GH96 榫槽磨削加工后的表面沒有重鑄層，能夠避免因重鑄層內(nèi)部存在裂紋而影響榫槽的疲勞性能的加工質(zhì)量問題。

　　（3）采用 400# 電鍍 CBN 砂輪粗磨、600# 電鍍 CBN砂輪精磨的工藝方法能夠滿足渦輪盤榫槽的加工表面質(zhì)量要求，精磨后榫槽的表面粗糙度 Ra 可以達(dá)到 0.56 μm，榫槽的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)尺寸完全滿足設(shè)計(jì)要求，從而實(shí)現(xiàn) FGH96 渦輪盤榫槽的精密、低成本加工，為新型號航空發(fā)動機(jī)渦輪盤的快速研制提供一種行之有效的工藝方法。

　　以下是正文：