钛合金零件激光修复铣削加工表面质量研究

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钛合金(TC4)是制造航空发动机压气机叶片和风扇叶片的主要材料,高速气流携带的外来物极易对叶片造成损伤,之后需更换或修复才能使损伤叶片继续服役。更换新叶片,将会极大的提高运营成本,对损伤的叶片进行修复再制造是比较经济的做法。目前,激光熔覆作为一项先进制造技术,广泛应用在航空维修过程中,但修复后的熔覆层表面质量难以直接满足使用要求,因此,研究激光修复和铣削加工工艺参数均发生改变对钛合金零件表面质量的影响具有重要意义。以TC4钛合金为基体材料,选用TC4粉末和WC粉末为原材料,采用激光熔覆方式,在基体上制备变扫描速度(6mm/s~18mm/s)的多道单层TC4熔覆层及TC4/WC复合熔覆层(WC含量10%~30%)。使用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对TC4熔覆层及TC4/WC复合熔覆层的微观组织及物相成分进行分析,利用硬度计和摩擦磨损试验机测试了TC4熔覆层及TC4/WC复合熔覆层的硬度和耐磨性,测试结果表明:TC4熔覆层组织内主要以网篮组织为主,物相成分主要是α-Ti,与基体相比,硬度得到提到而耐磨性提高不大甚至略有下降;TC4/WC复合熔覆层内组织主要呈现枝晶状、柱状和颗粒状,生成了W2C、Ti C、W和C等新相,与基体和TC4熔覆层相比,硬度均得到提高,且耐磨性得到了很大提升。使用五轴数控加工中心改变切削速度(94.2m/min~282.6m/min)对TC4熔覆层及TC4/WC复合熔覆层进行铣削加工,研究切削速度改变对TC4熔覆层及TC4/WC复合熔覆层铣削力和表面质量的影响。采用测力仪和白光干涉仪测量试样切削过程铣削力及表面粗糙度,得到切削速度改变对TC4熔覆层及TC4/WC复合熔覆层铣削力、线轮廓和表面粗糙度的影响规律,为钛合金零件激光修复铣削加工表面质量研究提供理论及实验支撑。
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