一种燃气涡轮轴承座电极制造技术研究.docx

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一种燃气涡轮轴承座电极制造技术研究

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覃事鹏谢强邱述龙

摘要：本文介绍了一种燃气涡轮轴承座电极的制造工艺，通过对其结构和关键尺寸的深入分析与研究，从电极的焊接控制、矩形槽的加工、内外圆的磨削、电极的检测及电极的存储控制五个方面详细阐述了燃气涡轮轴承座电极的加工方法，以期为后续类似电极的加工制造提供可靠的借鉴。

Abstract：Thispaperintroducesamanufacturingprocessofgasturbinebearingpedestalelectrode.Throughin-depthanalysisandResearchonitsstructureandkeydimensions，themachiningmethodofgasturbinepedestalelectrodeisdescribedindetailfromfiveaspects：electrodeweldingcontrol，rectangulargroovemachining，innerandoutercirclegrinding，electrodedetectionandelectrodestoragecontrol，inordertoprovideareliablereferencefortheprocessingandmanufacturingofsimilarelectrodes.

关键词：燃气涡轮轴承座;电极;焊接;检验

Keywords：gasturbinebearingpedestal;electrode;welding;inspection

：U463.99?????????????????：A?????????????????：1674-957X（2021）24-0103-03

0?引言

燃气涡轮轴承座是航空发动机关键零部件之一，整体材料为铸造高温合金，其内部结构异常复杂，其内型腔中的异型槽加工是其制作难点之一。该异型槽的槽子宽度在2.4mm，深度达30mm，尺寸公差需控制在0.05mm以内，在轴承座中呈三处均布，三个槽子位置度要求控制在Φ0.05以内。常用的冷加工技术手段很难保证其相关尺寸合格，目前业内普遍采用电火花技术进行加工。电火花加工技术的难点其一是电火花加工参数的控制，其二是电极加工质量的控制。如何制造出合格的电极是保证燃气涡轮轴承座加工质量的前提，本文介绍一种圆环形并带有三处矩形槽的电极加工技术研究。

1?电极制造的难点分析

如图1所示，该航空发动机轴承座电极为45号钢与紫銅焊接件，其型面呈圆环形并带有三处矩形槽，电极有效工作部分壁厚最薄处仅2.1mm，而其高度达30mm，尺寸公差要求在±0.03mm以内，三处矩形槽的位置度要求控制在Φ0.05以内。在电极的生产制造过程中受焊接、加工应力等多种因素的影响极易产生形变，尺寸公差及位置度很难控制。特别是电极工作部分紫铜厚度薄、材料软，在制造、转工过程很容易造成电极变形、划伤、碰伤，且三段不完整的圆弧形轮廓测量困难等一系列问题是造成燃气涡轮轴承座电极制造难度的重点原因。

2?电极的加工过程控制

2.1电极的加工工艺路线分析

如图2所示，该燃气涡轮轴承座电极的工作部位相较于其他部位处壁厚薄，壁厚分布不均匀，同时在壁厚相对较薄的区域开有三处相对较深呈均布形态的矩形槽，此处由45钢钢制本体与紫铜焊接而成。在加工过程中，首先应对钢体部分及紫铜部分分别进行粗车去除余量，并在钢制部分与紫铜部分两者相结合处做焊接倒角;在焊接时应充分考虑到焊接变形的影响，制作二级工具进行上下两部分定心，同时采取时效处理的方式消除焊接完成后电极内部释放的焊接应力;焊接件时效处理完成后进行精车及数控铣加工三处矩形槽，加工三处矩形槽时，要采取措施降低切削力，避免造成矩形槽槽口形变;最终在最后一道机加工序磨削时，应注意装夹方式对加工造成的影响，同时应充分考虑砂轮与紫铜之间磨削时易发生粘结，造成砂轮表面堵塞的情况。

电极的加工工艺路线主要分为以下几道工序：

粗车—热处理—焊接—人工时效—精车—数控铣—电火花—立磨—钳工—检验

其中关键工序主要集中在焊接、数控铣、电火花加工、立磨、检验、转工等6个环节。

2.2电极的焊接变形控制

燃气涡轮轴承座电极在焊接完成后由于焊缝之间集中了大量的焊接应力，随着时间的推移，其内部的焊接应力会不断释放，电极发生形变导致加工余量不足，容易导致成批产品报废。针对电极焊接变形后无加工余量问题主要采取了以下两方面措施：

一是设计了专用焊接夹具来保