[发明专利]一种殷瓦钢长桁的加工变形控制方法

说明书

本发明属于航空工艺装备设计及制造技术领域，涉及一种殷瓦钢长桁的加工变形控制方法。包括水切割精准切边下料、低温退火去应力、利用光顺切削方法改变减小残余应力对零件变形的影响三个部分。应用水切割常温状态下料，顺着纤维方向，单边仅留1mm左右余量，切削力与工件相对作用力小，能极大减小表面残余应力的峰值，能够减小工件变形量30％。低温退火是采用与振动、钳工校形相结合的方式，工件产生的残余应力较小，达到了控制残余应力的目的。应用“光切”法加工后工件精度公差已经达到0.06mm～0.08mm，经热压罐热循环后，工件变形面积≤20％，极大的减少了因变形造成工件无法使用的情况。

技术领域

本发明属于航空工艺装备设计及制造技术领域，涉及一种殷瓦钢长桁的加工变形控制方法。

背景技术

本项目殷瓦钢长桁，用于在热压罐中加温加压状态成型零件。实际应用中经常出现新制的长桁工件完全符合图纸要求，变形面积≤10％，变形量≤0.1mm，但在进热压罐加温加压后出现大面积变形，当变形面积超过60％，变形量在 0.3mm以上，该状态的长桁工件已经不能满足使用要求，会导致成型零件时出现空腔、孔隙和纤维褶皱等情况，严重影响零件质量，只能做报废处理，由于殷瓦钢价格较高，造成成本翻倍增加。当变形面积20％～60％时，变形量在0.15～ 0.3mm，只能进行返修处理，但由于殷瓦钢难加工，返修生产周期长，严重影响飞机的交付时间节点。因此，提高长桁工件的加工质量，控制工件加压加热后的变形量是亟待解决的问题，也是本发明的主要研究方向。

发明内容

针对殷瓦钢长桁工件进炉加压加热变形问题，主要原因为工件在加工过程中产生的残余应力，在外部环境变化下，超过了材料本身的屈服极限，造成工件为了达到“自平衡状态”产生变形。即

σ外+σ残σ屈

σ外：外部作用力

σ残：内部及表面残余应力

σ屈：材料屈服极限

在热压罐额定温度及气压下，外部作用力σ外为恒定值，只有通过加工工艺的改变减小工件内部及表面的残余应力σ残，以达到减小工件“热循环”后变形的目的，因此，本发明通过下料方式及方向的合理选取、合理的热处理方式及温度控制、表面残余应力去除的加工方法等方式完成减小工件残余应力，减小“热循环”后变形的目的，具体核心技术为：

一种殷瓦钢长桁的加工变形控制方法，包括：水切割精准切边下料、低温退火去应力、利用光顺切削方法改变减小残余应力对零件变形的影响三个部分。

(一)水切割精准切边下料

依据殷瓦钢特性--低膨胀系数，不适合采用火焰切割，在火切割下料后工件毛料边缘均有2～3mm波纹缺陷，工件变形较大，为应力集中区域，不利于控制工件变形。固而采用水切割下料，具体方式为：

①板材需在常温状态下进入水切割设备，在温度较高状态下(大于60℃) 进入设备，下料后毛坯变形量增加150％～200％。

②需沿着板材纤维方向下料，见图2，与垂直纤维方向下料比较，后续加工变形可减小30％。

③利用数控加工精准切边，沿着工件三维模型最大外廓投出的二维边缘，保证单边均匀1mm余量，减小因余量不均匀，导致加工中切削力急剧变化，造成工件局部残余应力变大的情况。

使用水切割精准切边下料，能够避免边缘缺陷的问题，减小毛坯本身残余应力的产生。由于单边余量均匀，加工中切削力无明显变化，并由于单边仅有1mm 左右余量，加工中切削力较小，产生的表面残余应力较小，达到了控制表面残余应力的目的。

(二)低温退火去应力