摘 要：本文介紹了航空發動機鈦合金葉片型面拋光加(jia)(jia)工工藝，燒(shao)蝕(shi)(shi)（傷(shang)(shang)(shang)）工程化檢測方(fang)法，以(yi)及(ji)燒(shao)蝕(shi)(shi)（傷(shang)(shang)(shang)）后葉片表面狀態，分析了(le)產生燒(shao)蝕(shi)(shi)（傷(shang)(shang)(shang)）的(de)(de)原(yuan)因，介紹了(le)避(bi)免產生燒(shao)蝕(shi)(shi)（傷(shang)(shang)(shang)）問(wen)題所進行的(de)(de)一系列加(jia)(jia)工試驗(yan)工作，通過(guo)對各種加(jia)(jia)工方(fang)法及(ji)參數的(de)(de)反復實驗(yan)，總(zong)結提出了(le)避(bi)免鈦合金葉片型面拋光燒(shao)蝕(shi)(shi)（傷(shang)(shang)(shang)）問(wen)題的(de)(de)合理加(jia)(jia)工方(fang)法及(ji)參數，為鈦合金葉片高質量高效(xiao)率(lv)的(de)(de)加(jia)(jia)工總(zong)結了(le)一定的(de)(de)經(jing)驗(yan)。

　　1 概述

　　鈦合金是20世紀50年代發展起來的一種重要的結構金屬，因其具有強度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點而在航空設備制造中得以廣泛應用，主要用于生產發動機壓氣機。但是鈦合金有其獨特的物理性質以及化學性質，因此加工后的材料質量性能很難發生較好的改變，因此在生產過程中會產生較大的損失，同時也會對發動機的安全性造成影響。

　　2 拋光工藝

　　需要進行加工的葉片采用了拍好標注為TC4的加工材料，葉片的型面結構長寬分別為110mm和35mm，在加工過程中需要對葉盆、葉背、進、排氣邊緣及型面與安裝板轉接處進行打磨拋光，使用的設備是砂輪拋光機，為了達到設計圖中對型面和邊緣要求的粗糙度和形狀技術要求，拋光工序應有：粗拋光工序、半精拋光工序和精拋光工序。

　　2.1 葉片型面粗拋光

　　粗拋光（俗稱修型、打殘余）是葉片精拋光前的準備工作，使用46#粒度碳化硅砂輪，去除機加工給葉片型面留下的較多的余量和修整葉片型面的形狀。粗拋光葉身表面粗糙在Ra3.2μm以下，一般情況下粗拋光留余量為0.08mm。

　　2.2 型面半精拋光

　　半精拋光是精拋光的準備工作。半精拋光是用羊毛氈輪粘附100#～120#粒度碳化硅砂粒拋修型面。半精拋光目的是為了進一步拋修型面、排除波紋、降低粗糙度Ra值。半精拋葉型留余量0.02mm。半精拋光葉身表面粗糙度在Ra0.8μm。

　　2.3 型面精拋光

　　精拋光是在半精拋光的基礎上對型面光飾，使其達到規定的粗糙度和圖紙技術要求和尺寸精度要求的工序。葉片型面的打磨拋光為無冷卻液的干磨削形式。

　　3 鈦合金葉片型面拋光燒蝕檢測方法及產生原因

　　3.1 鈦合金葉片型面拋光燒蝕檢測方法

　　鈦合金(jin)葉片材(cai)質較軟，工(gong)程化檢(jian)(jian)測該材(cai)料葉片型(xing)面(mian)打磨拋光(guang)燒(shao)蝕現象的(de)方法是利用表面(mian)弱腐(fu)蝕檢(jian)(jian)驗方法進行，其(qi)所反映的(de)現象是葉片型(xing)面(mian)表面(mian)出現微(wei)小的(de)腐(fu)蝕麻坑(keng)。

　　3.2 鈦(tai)合(he)金(jin)葉片(pian)型(xing)面拋光燒蝕產生的原因

　　根據對葉片型面拋光過程的(de)實際了解，依(yi)照實際發生(sheng)的(de)狀況，通(tong)過分析可以發現，所(suo)脫落(luo)的(de)砂粒大多(duo)產生(sheng)于砂輪的(de)上(shang)部(bu)，會(hui)(hui)在磨削(xue)(xue)的(de)過程中(zhong)受到磨削(xue)(xue)壓力(li)，因而鈦(tai)合金(jin)材料會(hui)(hui)發生(sheng)較(jiao)強的(de)軟化傾向，因而在這種情(qing)況下便會(hui)(hui)瞬間發生(sheng)焊附現象(xiang)。

　　4 避免燒蝕現象的拋光方法選擇及加工試驗

　　4.1 拋光方法的選擇

　　機械拋光方法多種多樣，通過使用不同的磨料以(yi)及拋掉余量的改變，對燒蝕影響予以(yi)確定，最終確定一個合理的拋光加(jia)工方式。

　　4.2 砂輪機(ji)磨削拋光(guang)實(shi)驗

　　砂輪(lun)機磨削(xue)拋光是通過安裝于機床或工具轉動(dong)軸(zhou)上高(gao)速(su)旋轉的(de)(de)砂輪(lun)或粘附磨料的(de)(de)彈(dan)性材(cai)料磨輪(lun)進(jin)行磨削(xue)加工的(de)(de)工藝方法。砂輪(lun)機磨削(xue)實驗的(de)(de)葉片(pian)型面(mian)尺(chi)寸(cun)規(gui)格(ge)、使用的(de)(de)設備轉速(su)、砂輪(lun)規(gui)格(ge)尺(chi)寸(cun)按照文章前(qian)述的(de)(de)工藝文件規(gui)定不(bu)變，葉片(pian)盆、背單(dan)面(mian)余量0.2。

　　4.2.1 白剛玉和碳化硅磨料實驗結果

　　分別使用白剛玉(yu)和碳化硅材質的磨料各(ge)對15片(pian)葉片(pian)按照(zhao)工(gong)藝文件規定的三個步驟加工(gong)余(yu)量要求進行拋光，每個葉片(pian)最終形成(cheng)的加工(gong)表面經(jing)腐(fu)蝕(shi)檢查均有(you)比較(jiao)(jiao)嚴(yan)(yan)重(zhong)的燒蝕(shi)現象，同時(shi)每個葉片(pian)有(you)較(jiao)(jiao)嚴(yan)(yan)重(zhong)燒傷現象。

　　4.2.2 碳化(hua)硅和氮化(hua)硼磨料實驗結果(guo)

　　通(tong)過(guo)羊毛(mao)氈(zhan)輪對剩余(yu)的(de)0.1余(yu)量進行拋光，需要注(zhu)意的(de)是羊毛(mao)氈(zhan)輪上粘附有粒度(du)為100#的(de)碳(tan)化(hua)硅(gui)砂粒，拋光后(hou)再對表面(mian)(mian)(mian)進行最終的(de)拋光，可以(yi)(yi)分別采用樹(shu)脂結合劑以(yi)(yi)及陶(tao)瓷結合劑，拋光完成后(hou)需要對最終的(de)產(chan)品表面(mian)(mian)(mian)進行燒(shao)(shao)蝕(shi)(shi)檢查，通(tong)過(guo)對所加工(gong)7片葉片型面(mian)(mian)(mian)進行腐蝕(shi)(shi)檢查，發現存在個別輕微(wei)燒(shao)(shao)蝕(shi)(shi)坑，同時(shi)每個葉片有小面(mian)(mian)(mian)積輕微(wei)燒(shao)(shao)傷現象。

　　4.2.3 專用拋(pao)光(guang)輪實驗結果

　　使(shi)用(yong)專用(yong)拋光(guang)輪進行試驗(yan)，將磨(mo)余量(liang)降至0.1后，再對葉(xie)片(pian)表面(mian)采用(yong)砂輪進行最后的(de)拋光(guang)，通過檢(jian)查8片(pian)葉(xie)片(pian)型面(mian)沒(mei)有(you)出現燒(shao)蝕(shi)，但是7片(pian)的(de)型面(mian)則粗線了小面(mian)積的(de)燒(shao)蝕(shi)。

　　4.3 砂帶機磨削拋光實驗

　　砂(sha)(sha)帶(dai)(dai)機(ji)磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)拋光(guang)(guang)是通過(guo)安裝(zhuang)于機(ji)床或(huo)工具主動輪(lun)與從動輪(lun)之間連接的(de)高(gao)(gao)速運動砂(sha)(sha)帶(dai)(dai)進行磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)加工的(de)工藝方(fang)法。砂(sha)(sha)帶(dai)(dai)由基體、結合劑、磨(mo)(mo)(mo)(mo)料(liao)三部分組(zu)成。砂(sha)(sha)帶(dai)(dai)機(ji)磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)較砂(sha)(sha)輪(lun)磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)有磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)效率高(gao)(gao)、磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)溫度低、磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)穩定性較好、磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)經濟(ji)性好等優點，實驗選擇的(de)砂(sha)(sha)帶(dai)(dai)拋光(guang)(guang)機(ji)線速度調整范(fan)圍10～50m/s，使用砂(sha)(sha)帶(dai)(dai)長(chang)度2640mm。

　　4.4 拋(pao)光質量效果分析

　　4.4.1 在砂(sha)輪拋光(guang)機設備上(shang)，使用(yong)白剛玉(yu)、碳化硅(gui)砂(sha)輪和磨料進行鈦合(he)金葉(xie)片型面的(de)連(lian)續(xu)打磨拋光(guang)時，會出現(xian)表面燒(shao)蝕現(xian)象，同時伴隨燒(shao)傷現(xian)象產生(sheng)；

　　4.4.2 在砂輪(lun)(lun)拋(pao)光機(ji)設備(bei)上(shang)，使用(yong)100%的(de)立(li)方氮化硼砂輪(lun)(lun)進行鈦合金(jin)葉片型面的(de)連續打磨拋(pao)光，存在個別輕(qing)微燒(shao)蝕坑，同時每個葉片有小面積(ji)輕(qing)微燒(shao)傷現(xian)象；

　　4.4.3 在砂(sha)輪拋光機設備上，使用不(bu)脫粒專用砂(sha)輪進行鈦(tai)合金(jin)葉片型面的(de)連續打磨拋光不(bu)會在表面發(fa)生較為明顯(xian)的(de)燒蝕現象，但是燒傷現象的(de)出現是不(bu)可(ke)避(bi)免的(de)。

　　5 加工方案確定

　　通過(guo)加工(gong)實驗研(yan)究(jiu)的開展，對該葉(xie)片(pian)打磨(mo)拋(pao)(pao)光(guang)(guang)所(suo)獲得的經濟、高(gao)效與(yu)合理的加工(gong)工(gong)藝(yi)方(fang)(fang)法是，使(shi)(shi)用(yong)砂(sha)帶(dai)(dai)(dai)拋(pao)(pao)光(guang)(guang)機(ji)方(fang)(fang)法進行加工(gong)，每個步(bu)驟的加工(gong)過(guo)程(cheng)是，使(shi)(shi)用(yong)80#粒度(du)(du)40mm寬(kuan)(kuan)碳化硅(gui)布基砂(sha)帶(dai)(dai)(dai)以約20m/s線(xian)速度(du)(du)打磨(mo)余量(liang)0.12，使(shi)(shi)用(yong)240#粒度(du)(du)33mm寬(kuan)(kuan)碳化硅(gui)布基砂(sha)帶(dai)(dai)(dai)以約24m/s線(xian)速度(du)(du)打磨(mo)余量(liang)0.06mm，使(shi)(shi)用(yong)320#粒度(du)(du)16mm寬(kuan)(kuan)碳化硅(gui)尼(ni)龍纖維砂(sha)帶(dai)(dai)(dai)以26m/s線(xian)速度(du)(du)打磨(mo)0.02mm余量(liang)。該方(fang)(fang)法可連續(xu)長時間進行拋(pao)(pao)光(guang)(guang)加工(gong)，且不產生(sheng)任何(he)燒蝕和燒傷現象。