[发明专利]一种陶瓷基复合材料涡轮外环加工工装及加工方法

权利要求书

1.一种陶瓷基复合材料涡轮外环加工工装，其特征在于：包括底座(2)、位于底座(2)上端面的支撑环(3)和压板(4)；

所述底座(2)的中部沿周向设置有与待加工涡轮外环(1)的第二卡槽(12)相适配的第二卡槽凸台(20)，第二卡槽凸台(20)用于卡入第二卡槽(12)内；

所述支撑环(3)的外侧面与待加工涡轮外环底板(14)的内侧面相适配，支撑环(3)的外侧面用于与待加工涡轮外环底板(14)的内侧面接触；所述支撑环(3)的轴向高度与待加工涡轮外环底板(14)的轴向高度一致；所述支撑环(3)的下端连接在底座(2)上端面；

所述压板(4)包括环形外侧壁和固连在环形外侧壁上部并向内延伸的环形顶板，环形顶板的下侧沿径向由内至外依次设置有压板台阶(42)，以及与待加工涡轮外环(1)的第一卡槽(11)相适配的第一卡槽凸台(41)；所述压板台阶(42)的台阶面用于与待加工涡轮外环底板(14)的上端面和支撑环(3)的上端面接触，且压板台阶(42)的台阶面与支撑环(3)的上端面连接；所述第一卡槽凸台(41)用于卡入第一卡槽(11)内；所述压板(4)的内壁面(40)与待加工涡轮外环(1)的第一卡槽外壁(13)的外型面和第二卡槽外壁(15)的外型面相适配，压板(4)的内壁面(40)用于与第一卡槽外壁(13)和第二卡槽外壁(15)的外型面相接触；所述压板(4)的环形外侧壁下端面与底座(2)连接。

2.根据权利要求1所述的一种陶瓷基复合材料涡轮外环加工工装，其特征在于：所述支撑环(3)的外侧面下部设置有支撑环台阶(30)，支撑环台阶(30)的深度小于支撑环(3)高度的三分之一。

3.根据权利要求1或2所述的一种陶瓷基复合材料涡轮外环加工工装，其特征在于：所述底座(2)与支撑环(3)的下端面之间、底座(2)与压板(4)的环形外侧壁下端面之间、压板台阶(42)的台阶面与支撑环(3)的上端面之间，均通过沿周向间隔设置的销钉和螺栓进行连接。

4.一种陶瓷基复合材料涡轮外环加工方法，基于权利要求1-3所述的加工工装，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)制备得到密度为2.0～2.2g/cm³的多个圆弧状待加工涡轮外环(1)的毛坯体；

步骤2)将步骤1)所得待加工涡轮外环(1)的毛坯体进行半精加工；

步骤2.1)以待加工涡轮外环流道(10)的宽度的中分面为基准，加工所得待加工涡轮外环(1)的毛坯体，按照待加工涡轮外环(1)的轴向宽度，在所得待加工涡轮外环(1)的毛坯体宽度方向上、下两端面各留1～2mm的余量；

步骤2.2)在待加工涡轮外环(1)的毛坯体上机械加工待加工涡轮外环底板(14)、第一卡槽(11)、第二卡槽(12)的内外型面，保证待加工涡轮外环底板(14)内型面留0.3～0.4mm的余量，第二卡槽(12)的两内侧面均留有0.2～0.4mm的余量；

步骤2.3)根据步骤2.2)的余量，以待加工涡轮外环底板(14)所在圆柱的轴心为中心加工底座(2)和支撑环(3)，将底座(2)和支撑环(3)固定连接；

步骤2.4)依次安装n个步骤2.2)所得待加工涡轮外环(1)的毛坯体，n≥2，并将n个待加工涡轮外环(1)的毛坯体进行整体固定；

步骤2.5)加工n个待加工涡轮外环(1)的毛坯体的第一卡槽外壁(13)、第二卡槽外壁(15)，保证第一卡槽外壁(13)和第二卡槽外壁(15)的径向尺寸符合设计要求，并预留0.2～0.4mm的余量；以第一卡槽(11)两侧面的圆弧中心为加工中心，保证第一卡槽(11)的两内侧面均留有0.2～0.4mm的余量；将n个待加工涡轮外环(1)的毛坯体依次拆下，得到半精加工的待加工涡轮外环(1)的毛坯体；

步骤3)对待加工涡轮外环(1)的毛坯体进行致密化，得到密度为2.5～2.7g/cm³的待加工涡轮外环(1)的毛坯体；

步骤4)待加工涡轮外环(1)的毛坯体的精加工；

步骤4.1)按照与步骤2.4)相同的操作方法，将n个待加工涡轮外环(1)的毛坯体依次安装于固定连接好的底座(2)和支撑环(3)上，进行整体协调加工，保证第一卡槽外壁(13)和第二卡槽外壁(15)的径向尺寸公差为-0.2～-0.1mm，第一卡槽(11)的宽度和深度公差分别为+0.1～+0.15mm和+0.1～+0.15mm；

步骤4.2)根据第一卡槽外壁(13)和第二卡槽外壁(15)的尺寸，加工压板(4)；

步骤4.3)安装压板(4)，使第一卡槽外壁(13)的外壁面和第二卡槽外壁(15)的外壁面与压板(4)的内壁面(40)贴合，将组装好的待加工涡轮外环(1)的毛坯体及工装整体翻面，拆除底座(2)；

步骤4.4)加工n个待加工涡轮外环(1)的毛坯体的第二卡槽(12)和待加工涡轮外环底板(14)，保证第二卡槽(12)的宽度公差为+0.1～+0.15mm，第二卡槽(12)的深度公差+0.1～+0.15mm，待加工涡轮外环底板(14)的的径向尺寸公差为+0.1～+0.2mm，加工完后，将n个待加工涡轮外环(1)的毛坯体依次取下，得到精加工后的待加工涡轮外环(1)的毛坯体；

步骤5)通过化学气相渗透工艺在待加工涡轮外环(1)的毛坯体表面沉积SiC基体，在待加工涡轮外环底板(14)的外型面制备可磨耗涂层，即得到陶瓷基复合材料涡轮外环。