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合金材料机加工引起表面不完整会带来哪些影响

合金材料零件表面由于机械加工往往存在残余应力、加工硬化和粗糙等缺陷,而铸造合金材料零件表面还会露出微观疏松、粗大。用合金材料制成航空发动机或燃气轮机的热端零件,都必须经机械加工才能应用。例如,涡轮盘必须经过车削、磨削、拉削等工序。然而这些工序都要破坏合金材料的表面完整性,造成表面粗糙,引起加工硬化和产生表面残余拉应力。

电热合金

合金材料两种涡轮盘合金拉削试验结果表明,机加工对合金表面粗糙度Rz有明显影响。在齿升fz=0.03mm/z ~0.06mm/z时,粗糙度Rz存在一个较小值。而且合金材料的Rz值略大于另外一种合金材料。适当提高拉削速度Vc和选择合适的fz值,可获得较好的表面粗糙度。随着拉削速度Vc的提高,表面硬度HV、表面层加工硬化程度N和硬化层深度h都降低。因为在这种情况下热效应和软化作用随之增加,合金材料的加工硬化大于合金材料。


残余应力随拉削速度的变化,可见提高拉削速度,两种材料在拉削速度方向均有残余拉应力(+y),而且随拉削速度的提高而减小。同时可以看出,合金材料表面残余拉应力在同样情况要明显高于GH2791,前者在330MPa~540 MPa范围,后者在150~320MPa范围。合金材料经磨削后表面也留下残余拉应力,磨削进刀量愈大,拉应力愈大。当进刀量为50m时,表面残余拉应力达526MPa。

电热合金

合金材料机加工最大残余拉应力达700~900MPa。合金材料机加工所引起的表面加工硬化、粗糙和残余拉应力等表面不完整对合金材料的耐蚀性和疲劳性能必然要产生不利影响,特别是残余拉应力严重降低疲劳强度,喷丸处理是解决这一问题的有效方法。


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