使用條件是指飛機和發(fā)動機上的零件。重要性、工作條件、拆卸和組裝的難度、零件的復雜性等。零件的工作條件還包括力尺寸、振動、工作溫度、腐蝕等因素,鍛件的技術(shù)要求應包括兩個方面:鍛件的形狀、尺寸和表面狀態(tài);鍛件的組織和機械性能。
為了滿足鍛件的使用要求,關(guān)鍵是正確選擇鍛件的原材料,嚴格控制原材料的生產(chǎn)工藝和質(zhì)量,通過合理制定鍛件的生產(chǎn)工藝,實現(xiàn)有效的質(zhì)量控制。
鍛件材料選擇通常由產(chǎn)品設計決定,并規(guī)定在零件圖案中,材料選擇除了根據(jù)材料的基本性能,即屈服強度、抗拉強度、塑性和斷裂韌性等指標外,為了減輕結(jié)構(gòu)重量,更有意義的參數(shù)是材料的比強度和剛度,還必須考慮材料的物理性能、工藝性能(可鍛性、淬火、切割加工、焊接等)和經(jīng)濟性。
一,鍛件原料的技術(shù)要求
選擇質(zhì)量最可靠的原材料是保證鍛件質(zhì)量的先決條件。決定原材料質(zhì)量的主要環(huán)節(jié)是材料的熔煉、鑄錠和半成品加工。航空鍛件使用的原材料的技術(shù)要求可概括為以下幾個方面:
1,化學成分
材料中合金元素、有害雜質(zhì)元素、氣體和殘留元素的含量應符合航空原材料的技術(shù)標準和相關(guān)技術(shù)條件或技術(shù)協(xié)議的規(guī)定。在生產(chǎn)條件允許的情況下,應盡可能控制材料中有害元素、氣體和殘留元素的含量。對合金元素的均勻分布有一定的要求。
2,熔煉工藝
超高強度鋼、鈦合金、高溫合金采用真空自耗重熔工藝生產(chǎn),鈦合金和高溫合金要求不少于二次真空自耗重熔。合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐熱鋼采用電弧爐、電弧爐加電渣重熔雙熔工藝或其他更好的熔化方法生產(chǎn)。鋁合金通常由火焰爐、電阻爐和感應爐熔化,優(yōu)質(zhì)鋁合金還需要采取一系列工藝措施,嚴格控制雜質(zhì)含量,使材料熱處理狀態(tài)多樣化。
根據(jù)鍛件的生產(chǎn)工藝和質(zhì)量要求,材料的品種規(guī)格包括鑄錠、棒材(軋制材料、鍛造材料、擠壓材料)、方形坯料、扁平材料、蛋糕(環(huán))等。當鍛件有嚴格的流線分布要求時,應注意選擇原材料的流線方向,以協(xié)調(diào)鍛件規(guī)定的流線分布。原材料的表面缺陷,如裂紋、折疊、疤痕、重皮膚等,很容易導致鍛件表面缺陷,因此應予以限制。原材料的尺寸公差對鍛件的精確形成有重要影響,因此對其提出了明確的要求。
3,材料鍛造比
確保材料有足夠大的變形,即鍛造比的大小應在適當?shù)姆秶鷥?nèi),以確保材料充分變形,減少或消除材料中的鑄造組織。對于大型航空鍛件,原材料的鍛造比一般大于6?8。
4,機械性能
原材料的機械性能包括室溫和高溫下的機械性能,如強度指標、塑性指標、沖擊韌性、硬度、斷裂韌性、持久強度、蠕變極限、疲勞性能、抗應力腐蝕性能等,應根據(jù)鍛件及其使用的不同規(guī)定,并在原材料的技術(shù)要求中種植。大型原材料的一些機械性能指標較低,應注意材料的設計和選擇。
5,高倍組織
它是對原材料在最終熱處理狀態(tài)下的顯微組織、晶粒度(鋼)和純度的要求。材料的組織對其性能有決定性的影響。原材料組織中的一些異常組織,如奧氏體和馬氏體不銹鋼、其他鋼、鋁、鎂合金、鈦合金組織、高溫合金、碳化物偏析、帶狀組織等微觀組織缺陷,鋼本質(zhì)晶粒度過厚、純度低,不僅嚴重影響鍛件的性能,提高鍛件的廢品率。因此,對原材料的高倍組織有明確的要求,并在相關(guān)技術(shù)標準中規(guī)定。
6,低倍組織
它用于檢查和限制各種低倍冶金缺陷的原材料。原材料的低倍冶金缺陷,如白斑、白斑、收縮孔、收縮孔殘留、氣泡、空洞、剝落、分層、裂縫、混合、渣、異金屬混合、點偏差、針孔、嚴重樹枝晶體、碳化物聚集(分析)、氧化膜、鈦合金斑點等。嚴重松散對鍛件的性能和鍛造工藝有嚴重影響,應嚴格限制,并按相關(guān)技術(shù)標準處理。
7,原材料供應狀態(tài)
它是指原材料投入鍛件生產(chǎn)前的供應狀態(tài),包括是否需要準備熱處理,原材料表面是否需要剝皮或加工到一定的粗糙度。
8,材料的工藝性
它是指對原材料可鍛性、淬火性、切削加工性、可焊性等的規(guī)定。原材料的可鍛性對鍛件的形成和質(zhì)量有重要影響,通常用塑性和變形抗性兩個指標來衡量。熱頂鍛造試驗是一種表示其可鍛性的方法。材料的淬火、切削和可焊性是鍛件加工過程中必須具備的工藝性能。材料的工藝要求應在相關(guān)技術(shù)標準中規(guī)定。
9,特檢項目的規(guī)定
用于航空重要鍛件的原材料,如棒材、蛋糕(環(huán))坯料,應規(guī)定超聲波狡猾探傷檢查,以防止或避免在破壞性檢查中未發(fā)現(xiàn)的材料內(nèi)部冶金缺陷進入鍛件。超聲波探傷方法和標準,以及需要檢測的材料,應在相關(guān)技術(shù)條件下規(guī)定。
10,重復試驗問題的規(guī)定
每個原材料檢驗項目的試驗結(jié)果不符合規(guī)定的,應區(qū)分重復試驗問題,并認真對待。對于因樣品加工(包括樣品熱處理)問題、試驗方法不準確導致檢驗不合格的項目,或充分證明檢驗不合格確實不是機械性能、化學成分、供應狀態(tài)硬度、熱頂鍛造試驗等材料缺陷造成的項目,允許重復試驗。原則上,原材料的低倍冶金缺陷不允許重復試驗(除原材料供應商采用超聲波探傷法或其他有效方法篩選原材料的冶金缺陷外,原材料接收廠可考慮驗收和試驗。但是,無論在什么情況下,鋼中的白點、白點,一旦發(fā)現(xiàn),應全爐報廢。
11,試驗方法
檢查原材料技術(shù)要求的試驗方法應明確規(guī)定,并符合相關(guān)國家標準(GB)、冶煉標準(YB)、航空標準(HB)或其他權(quán)威試驗方法標準。
12,其他技術(shù)要求
作為重要鍛件使用的原材料應進行頭部管理或盛節(jié)號管理;在有技術(shù)依據(jù)的情況下,原材料可以根據(jù)需方的要求提出更嚴格的技術(shù)要求,如縮小化學成分范圍、更嚴格的低組織和高組織、無發(fā)紋鋼、更高的機械性能、更嚴格的表面質(zhì)量(脫層深度等)或其他質(zhì)量要求。
二、鍛件形狀、尺寸及表面狀態(tài)的技術(shù)要求
鍛造加工的任務之一是獲得所需的鍛件形狀、尺寸和表面狀態(tài),以滿足零件加工和使用條件的要求,并滿足零件圖案的規(guī)定。
鍛件的形狀和尺寸應滿足零件外形和尺寸的要求,并盡可能相似或接近。鍛件圖設計的主要基礎是零件圖,同時應考慮鍛造工藝的特點、附加的機械加工余量和工藝材料、鍛件的結(jié)構(gòu)要素、表面形位公差和尺寸公差,鍛件圖是鍛件生產(chǎn)驗收的主要基礎。
鍛件表面狀態(tài)是評價鍛件質(zhì)量的重要指標。鍛件未加工表面的表面狀態(tài)也將直接影響零件的使用性能。鍛件表面狀態(tài)的技術(shù)要求的起點是使鍛件的表面完整性符合一定的規(guī)范要求。
三、鍛件組織及機械性能的技術(shù)要求
鍛件的組織和機械性能是確保零件符合使用條件的最基本方法。確保鍛件組織和機械性能合格的主要手段是正確制定和嚴格控制鍛造過程。
鍛件組織包括鍛件的低倍組織和高倍組織。低倍組織用于檢查鍛件的流線分布,判斷鍛件中的各種冶金缺陷。高倍組織包括最終熱處理狀態(tài)下鍛件的顯微組織、粒度、純度等項目。
鍛件的機械性能因鍛件的不同用途而有所不同。鍛件的室溫機械性能,如強度指標、塑性指標、沖擊韌性、硬度、疲勞強度、斷裂韌性等,將因材料和鍛件的不同用途而有所不同。對于在高溫下工作的零件,還應具有高溫瞬時拉伸性能、耐久性能、抗蠕變性能、冷熱疲勞性能和熱穩(wěn)定性等要求。鍛件的機械性能指標也應與原材料的機械性能指標相協(xié)調(diào)和保持一致。對于大型鍛件,可按規(guī)定適當降低機械性能指標。各種鍛件的機械性能指標在相關(guān)技術(shù)標準中規(guī)定。應在專用技術(shù)條件下注明試制批鍛件所需的測試項目。
四、鍛件的其他技術(shù)要求
鍛件的其他技術(shù)要求包括鍛件熱處理、特殊工程檢驗和試驗方法。
鍛件熱處理根據(jù)材料的不同,鍛件的熱處理分為預備熱處理和最終熱處理。鋼鍛件在零件加工過程中進行預備熱處理。高溫合金、鈦合金和鋁合金鍛件主要在最終熱處理狀態(tài)下供應。
鍛件圖案或?qū)S眉夹g(shù)文件中注明了預備熱處理和最終熱處理的工藝系統(tǒng)。
特殊工程檢查是指鍛件的超聲波探傷和其他無損探傷。鑒于鍛件形狀復雜,超聲波探傷僅用于重要鍛件,如I、II鍛件。除設計部件受力較大外,探傷部件還應考慮工藝特點和部件容易產(chǎn)生缺陷的薄弱環(huán)節(jié)。具體部件的確定可由設計、冶金和工藝部門協(xié)商并標記在產(chǎn)品圖案或鍛件圖案上。其他無損探傷是指磁粉探傷和熒光探傷。I、II鍛件制成的零件應100%進行此類檢查;III和IV鍛件制成的零件可根據(jù)需要確定比例和數(shù)量。一些冶金缺陷也可以采用更有效的無損探傷方法。例如,為了檢查鈦合金的α倫析,可以使用藍色陽極化法,并在特殊技術(shù)文件中注明。
鍛件試驗方法必須明確規(guī)定鍛件各項技術(shù)要求的試驗方法,并在鍛件的技術(shù)標準中規(guī)定。
五、鍛件技術(shù)標準
鍛件技術(shù)標準是根據(jù)零件使用條件對鍛件的技術(shù)要求制定的。就標準產(chǎn)生的法律效力和受控范圍而言,我國航空鍛件技術(shù)標準分為以下類型:
①HB(航空工業(yè)部標準)和YB(冶金工業(yè)部標準,經(jīng)航空工業(yè)部批準)。
②Q/6s(航空工業(yè)邢材料研究所標準)。
③工廠企業(yè)標準。