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振动时效工艺在航空铝轮缘上的应用

分类:消除残余应力    关键词:振动时效

从前,我国航空机轮的轮毂、轮缘制造主要采用铸镁工艺技术。由于镁合金强度低,易腐蚀,使用寿命短,也不能满足现代飞机制造要求。因此,采用铝合金锻件代替镁铸件制造机轮已成为发展趋势。

而铝轮缘生产中也存在一个问题,就是当圆环切开成一对半环时,弦向尺寸发生很大的变化,特别是某型机主轮LS108-102轮缘,切开后收缩变形量高达6-9mm。变形量大大超过技术要求,使工件报废量大,严重影响生产进度并造成了很大的经济损失。

经过深入研究后发现,铝轮缘切口变形主要原因是零件内存在较大的残余应力。当零件整体剖切为两半时,内应力释放并重新分布,导致零件收缩变形。残余内应力越大,越不稳定,切口变形越严重。

针对铝轮缘切口变形问题,生产商也采取过一些措施,比如热时效消除应力,虽然能收到一定效果,但切口变形问题仍时有发生,数量或多或少,问题没有得到根本解决。

技术人员再次深入调查研究,提出采用振动时效工艺技术消除锻件内部残余应力。下文就是振动时效试验方案。

技术要求

1. LS108-102轮缘振动时效在粗车外圆后进行。

2. 轮缘在切口后,振动时效零件的尺寸精度应符合工件尺寸要求。

振动时效工艺方案

振动时效设备

选用聚航科技生产的JH-700A智能频谱交流振动时效设备,激振力为60%,激振频率为6700r/min,激振时间5-10min。在执行中,由振动时效装置自动检测、调整和控制。

振动平台

振动平台选择原则是其刚性应大于零件的刚性。我们选用了尺寸为1500mm*2000mm*150mm的铸铁平台。

零件装夹

由于工件尺寸较小(外形尺寸Φ584mm*Φ470mm*105mm),激振器无法直接固定在工件上,需将两件装夹在振动平台上。为了获得较大的动态响应,零件应紧固在共振区域并使之部分悬空。本试验每次处理三个零件。

振动时效效果评定

按照JB/T5296标准,依据扫频曲线对振动时效进行直观判定。加工至成品后检查尺寸,并用涡流探伤仪探伤。

结果与讨论

用振动时效设备通过第一次扫频(1000-8000r/min),找到铝合金零件的固有频率(w=2πn);然后进入时效处理,自动在亚共振区激振一段时间;再进行第二次扫频,最后自动打印参数和曲线。曲线判别方法是;若第二次扫频曲线的固有频率左移,或振幅升高,或频带变窄,出现其中之一的现象,则判定为达到振动时效工艺效果。从第二次扫频曲线图来看,已具备前两个特征,说明振动时效对LS108-102轮缘是适用的,能够达到预期的充分时效的目的。

轮缘在切口后,对50件、25付工件进行逐件测量,证明切成对偶件后,尺寸均在479.4±0.1mm范围内,达到了技术要求。经理化室涡流探伤,未见损伤。可见振动时效处理对LS108-102轮缘切口变形起到了改善作用,能够使零件尺寸精度保持在*佳的稳定状态,且不会给零件带来损伤。


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