CN106011709B - 一种2297‑t87铝锂合金航空零件制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种2297‑T87铝锂合金航空零件制造方法，可提高零件疲劳性能，延长使用寿命，属于铝合金航空零件制造技术。新一代飞机主承力结构的使用寿命提出了更高要求，新材料及新技术得到了大量的应用，2297‑T87铝锂合金厚板是一种制造飞机大型复杂主承力构件的新一代材料，其制件具有较好的疲劳寿命。2297‑T87铝锂合金厚板具有较高的织构强韧化效应，在制备过程中采用了大预拉伸变形量调控材料强韧性。本发明的一种2297‑T87铝锂合金航空零件制造方法，采取该方法可提高零件疲劳性能，延长使用寿命。

Description

一种2297-T87铝锂合金航空零件制造方法
技术领域
本发明涉及一种2297-T87铝锂合金航空零件制造方法，可提高零件疲劳性能，延长使用寿命，属于铝合金航空零件制造技术。
背景技术
随着技术的进一步发展，对新一代飞机主承力结构的使用寿命提出了更高要求，新材料及新技术得到了大量的应用，2297-T87铝锂合金厚板是一种制造飞机大型复杂主承力构件的新一代材料，其制件具有较好的疲劳寿命。2297-T87铝锂合金主要成份约含有2.8％Cu，1.5％Li，0.30％Mn及0.12％Zr。2297-T87铝锂合金厚板具有较高的织构强韧化效应，在制备过程中采用了大预拉伸变形量调控材料强韧性。
铝合金航空零件制造一般包括机加工、表面阳极化处理等工艺，一些对密封性要求较高构件部位的孔径采取大过盈量挤压强化，一些承载疲劳载荷的关键部位采用喷丸强化。
发明内容
本发明的目的是：一种2297-T87铝锂合金航空零件制造方法，采取该方法可提高零件疲劳性能，延长使用寿命。
本发明的技术方案是：一种2297-T87铝锂合金航空零件制造方法，该方法包括以下步骤：
1.1机械加工
将2297-T87铝锂合金厚板按零件设计要求进行机械加工，粗铣平面及型槽，剩余机加工余量3～5mm；精铣平面及型槽，剩余机加工余量0.5～1.5mm；预制孔，使用钻床制孔，孔径比设计尺寸低4.0％～6.0％。
1.2孔强化
选用比设计孔径大2.0％～3.0％的合金钢棒，加力使其穿过零件上的孔，从而完成对孔壁的挤压，随后对挤压后的孔铰圆，并使其满足设计要求。
1.3表面强化
选用0.60mm铸钢丸作为喷丸介质，对零件表面喷丸，喷丸强度为0.05A，覆盖率为100％～200％。
1.4表面阳极化处理
采用硫酸阳极化工艺、硼硫酸阳极化工艺或铬酸阳极化工艺。
采用硫酸阳极化工艺时，硫酸浓度为150g/L～250g/L，槽液温度20～25℃，氧化时间25分钟，氧化电压13～15V。
采用硼硫酸阳极化工艺时，硫酸浓度40g/L硫酸,硼酸浓度8g/L，槽液温度20～25℃，氧化时间18分钟，氧化电压13～17V。
采用铬酸阳极化工艺时，铬酸浓度40～80g/L，槽液温度30～40℃，氧化时间40分钟，氧化电压19～21V。
本发明的有益效果是：本发明根据2297-T87铝锂合金厚板成份、组织织构及大预拉伸变形量特点，零件在机加工过程的最后阶段采用高转速低切深量加工方法，降低机加工对材料织构的损伤，修复零件的表面完整性；零件采用孔径机械挤压强化及表面喷丸强化相配合的复合强化方法，构建零件新的表面完整性，提高零件耐疲劳性能；零件采用表面喷丸及阳极化相迭加的复合表面处理方法，保证生成较薄阳极化膜层而达到理想的腐蚀防护效果。
本发明可显著提高2297-T87铝锂合金航空零件的疲劳性能，对零件耐腐蚀性能也有一定的改善作用。零件疲劳性能的提高是因为：1)机加工过程最后阶段的特殊精整工艺对零件表面完整性的修复；2)孔径机械挤压强化及表面喷丸强化相配合的复合强化方法构建了零件新的表面完整性；3)达到理想的腐蚀防护效果，采用喷丸及阳极化相迭加的复合表面处理方法仅需较薄阳极化膜层。
本发明的2297-T87铝锂合金航空零件制造方法，可提高零件疲劳性能，延长使用寿命4倍以上。本发明操作工艺简便，利于生产控制。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。一种2297-T87铝锂合金航空零件制造方法，包括以下步骤：
(1)机械加工
将2297-T87铝锂合金厚板按零件设计要求进行机械加工，机械加工分4步进行：
粗铣平面及型槽，剩余机加工余量3～5mm；
精铣平面及型槽，剩余机加工余量0.5～1.5mm；
预制孔，使用钻床制孔，孔径比设计尺寸低4.0～6.0％；
表面精整，使用高速铣床修整零件表面；
(2)孔强化；
(3)表面强化；
(4)表面阳极化处理。
实施例1
表1为采用本发明经机加工-表面精整-孔机械挤压/表面喷丸复合强化-硫酸阳极化等工序制备零件疲劳寿命效果。其中：
表面精整时，使用高速铣床修整零件表面，工艺参数为：铣刀转速23000n/min，进给速度8000mm/min。
孔强化时，选用比设计孔径大2.0～3.5％的合金钢棒，加力使其零件上的孔中穿过，从而完成对孔壁的挤压。随后对挤压后的孔铰圆，并使其满足设计图纸要求。
表面强化时，选用0.60mm铸钢丸作为喷丸介质，对零件表面喷丸，喷丸覆盖率为100％～200％。
表面阳极化处理，采用硫酸阳极化工艺，工艺参数为：硫酸浓度为150g/L～250g/L，槽液温度20～25℃，氧化电压13～15V。
表1发明实施途径1制成零件疲劳寿命改善效果对比
实施例2
表2为采用本发明经机加工-表面精整-孔机械挤压/表面喷丸复合强化-铬酸阳极化等工序制备零件疲劳寿命效果。其中：
表面精整时，使用高速铣床修整零件表面，工艺参数为：铣刀转速23000n/min，进给速度8000mm/min。
孔强化时，选用比设计孔径大2.0～3.5％的合金钢棒，加力使其零件上的孔中穿过，从而完成对孔壁的挤压。随后对挤压后的孔铰圆，并使其满足设计图纸要求。
表面强化时，选用0.60mm铸钢丸作为喷丸介质，对零件表面喷丸，喷丸覆盖率为100％～200％。
表面阳极化处理，采用铬酸阳极化工艺，工艺参数为：铬酸浓度40～80g/L，槽液温度30～40℃，氧化电压19～21V。
表2发明实施途径2制成零件疲劳寿命改善效果对比
实施例3
表3为采用本发明经机加工-表面精整-孔机械挤压/表面喷丸复合强化-硫酸阳极化等工序制备零件疲劳寿命效果。其中：
表面精整时，使用高速铣床修整零件表面，工艺参数为：铣刀转速23000n/min，进给速度8000mm/min。
孔强化时，选用比设计孔径大2.0～3.5％的合金钢棒，加力使其零件上的孔中穿过，从而完成对孔壁的挤压。随后对挤压后的孔铰圆，并使其满足设计图纸要求。
表面强化时，选用0.60mm铸钢丸作为喷丸介质，对零件表面喷丸，喷丸覆盖率为100％～200％。
表面阳极化处理，采用硼硫酸阳极化工艺，工艺参数为：硫酸浓度40g/L硫酸,硼酸浓度8g/L，槽液温度20～25℃，氧化电压13～17V。
表3发明实施途径3制成零件疲劳寿命改善效果对比

Claims (3)

1.一种2297-T87铝锂合金航空零件制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1.1机械加工
将2297-T87铝锂合金厚板按零件设计要求进行机械加工，粗铣平面及型槽，剩余机加工余量3～5mm；精铣平面及型槽，剩余机加工余量0.5～1.5mm；预制孔，使用钻床制孔，孔径比设计尺寸低4.0％～6.0％；表面精整，使用高速铣床修整零件表面，工艺参数为：铣刀转速23000n/min，进给速度8000mm/min，最后一道铣切深度为0.5mm；
1.2孔强化
选用比设计孔径大3.0％的合金钢棒，加力使其穿过零件上的孔，从而完成对孔壁的挤压，随后对挤压后的孔铰圆，并使其满足设计要求；
1.3表面强化
选用0.60mm铸钢丸作为喷丸介质，对零件表面喷丸，喷丸强度为0.05A，覆盖率为100％～200％；
1.4表面阳极化处理
采用硫酸阳极化工艺，硫酸浓度为150g/L～250g/L，槽液温度20～25℃，氧化时间25分钟，氧化电压13～15V。
2.根据权利要求1所述的2297-T87铝锂合金航空零件制造方法，其特征在于：采用硼硫酸阳极化工艺替代硫酸阳极化工艺，硫酸浓度40g/L硫酸,硼酸浓度8g/L，槽液温度20～25℃，氧化时间18分钟，氧化电压13～17V。
3.根据权利要求1所述的2297-T87铝锂合金航空零件制造方法，其特征在于：采用铬酸阳极化工艺替代硫酸阳极化工艺，铬酸浓度40～80g/L，槽液温度30～40℃，氧化时间40分钟，氧化电压19～21V。
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