大型整體鈦合金框的投影面積可達(dá)4~5m2，通常為雙面加筋的加強(qiáng)框，外形為符合蒙皮走向的變斜角，每面有數(shù)十個(gè)槽腔結(jié)構(gòu)，腹板較薄，有復(fù)雜的加強(qiáng)筋?？虻膬蓚?cè)通常具有與機(jī)翼連接的耳片結(jié)構(gòu)?？蛑虚g通常有2 個(gè)較大圓形開口，其邊緣為變斜角，符合發(fā)動(dòng)機(jī)的外形。此類框還具有飛機(jī)結(jié)構(gòu)件輕質(zhì)、薄壁、深槽、變斜角外形、高精度等通用特點(diǎn)?？傊祟惪虿坏珵殡y切削材料，而且焊縫多，焊接變形及焊縫收縮量復(fù)雜，尺寸大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高，切除率超過90%，這些特點(diǎn)決定了此類框必須用大型五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床加工，數(shù)控加工難度和強(qiáng)度均很大。

焊前分段數(shù)控加工工藝。焊前分段加工的目的主要是為了保證焊接工序的需要，加工出焊接面、焊接基準(zhǔn)，并為焊接變形留有足夠的余量。焊前分段加工的工藝直接影響焊接工藝，影響到焊后整框的變形及加工余量，焊前數(shù)控加工工藝需要關(guān)注以下方面：

（1）所有焊縫設(shè)計(jì)為直線，且焊縫兩端各往外延長一些，這樣可以使焊縫的頭端和末端的引弧位置處于零件以外。

（2）焊前加工外形、槽底面和側(cè)面都留足夠余量，用來抵消焊后整框的翹曲變形。

（3）焊前焊口面注意留合適的余量，用來抵消焊縫的收縮。

（4）焊口面的垂直度和表面粗糙度精度要高，保證焊接時(shí)對(duì)接縫隙要足夠小。

（5）為提高切削加工效率，這一階段以大規(guī)格尺寸刀具為主，采用機(jī)夾式帶涂層可轉(zhuǎn)位刀具，以大切深、寬切削、快進(jìn)給，實(shí)現(xiàn)高效切削。經(jīng)實(shí)踐證明，上述的焊前加工方案設(shè)計(jì)總體是成功的，能夠滿足整體框的焊接和加工要求。

 

焊后整框的數(shù)控加工工藝

鈦合金的切削加工瓶頸就是加工效率低，僅為45 號(hào)鋼的20%~40%。整體框的數(shù)控加工工藝主要考慮切削效率、零件尺寸精度控制、平面度控制和曲面形狀控制。焊后整框工藝規(guī)程設(shè)計(jì)需要采取以下工藝措施：（1）焊接式整體框數(shù)控加工之前要對(duì)零件焊后變形進(jìn)行測量，根據(jù)測量數(shù)據(jù)確定加工坐標(biāo)系的原點(diǎn)。

（2）由于焊接變形和各框段間有錯(cuò)位, 所以要安排定位基準(zhǔn)孔與基準(zhǔn)面的修復(fù)加工。

（3）加工前銑掉焊接引弧塊，以保證外形加工余量的均勻分布。

（4）此類加工屬重型切削，必須選擇主軸、大扭矩和足夠功率的機(jī)床。

（5）槽腔的側(cè)面和底面要分別加工。

（6）先加工筋頂面，先三軸后五軸，先面后孔，這樣可以減少崩刃、讓刀，降低孔加工難度。

（7）大型整體框應(yīng)合并工序，減少翻面。

（8）外形精加工采用焊接式長刃立銑刀，采用小切寬，大切深，一次加工完成，表面粗糙度小。

（9）壓板數(shù)量要足夠多，保證裝夾系統(tǒng)和工藝系統(tǒng)的剛度。

（10）選擇可以提高刀具表面硬度、耐高溫、抗磨損、高強(qiáng)度、減小摩擦系數(shù)、提高溫度和化學(xué)穩(wěn)定性的涂層。加工過程中應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)控刀具的磨損與破損，及時(shí)更換磨損的刀具。

（11）應(yīng)保持切削液的充分、連續(xù)供給。

（12）粗加工側(cè)面時(shí)，有硬的氧化皮，應(yīng)采用逆銑，其余處則采用順銑方式較好。

（13）嚴(yán)格執(zhí)行工藝規(guī)程中規(guī)定的每個(gè)程序的切削參數(shù)，不能盲目追求加工效率而提高切削速度，確保零件表面不被燒傷。

 

鈦合金框缺陷的修復(fù)

1. 微小缺陷的局部修復(fù)

鈦合金接頭上的微小缺陷( 如疏松) 的修復(fù)是非常輕易的。采用鉆孔或打磨的方法將受影響的區(qū)域清理干凈，然后進(jìn)行填補(bǔ)。需要留意的是一定要確保焊補(bǔ)金屬已經(jīng)完全填充了修補(bǔ)區(qū)。

2. 線性顯示的修復(fù)

假如X 光底片顯示疏松已經(jīng)呈線性顯示，則可以采用表面重熔的辦法進(jìn)行修復(fù)。該表面重熔時(shí)所采用的能量應(yīng)當(dāng)比先前焊接時(shí)所采用的能量要大，以確保將潛伏的疏松均熔化透。假如該方法不奏效，或者該缺陷本身就非常嚴(yán)重，則只好將整個(gè)焊接區(qū)清理干凈，然后重新焊接。這一缺陷的修補(bǔ)費(fèi)力而且會(huì)增加本錢，在操縱時(shí)一定要留意保證質(zhì)量。

3. 變形

由于焊接時(shí)局部熱輸進(jìn)較大，而且鈦合金導(dǎo)熱性差，從而在焊接處四周產(chǎn)生非線性應(yīng)力。開始時(shí)熔池由于金屬被加熱而形成，從而在熔池四周產(chǎn)生應(yīng)力集中。然而，由于金屬的基體大，而熔池和熱影響區(qū)相對(duì)區(qū)域要小，從而應(yīng)力在接頭和熱影響區(qū)四周累積。假如由于熱膨脹產(chǎn)生的力超過了基體金屬的壓應(yīng)力，則局部塑性變形就導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的永久變形。變形的類型和程度主要受材料的性質(zhì)、受約束的程度、接頭的設(shè)計(jì)、添料方式和焊接過程所影響。

4. 基體材料性質(zhì)

影響變形的基體材料性質(zhì)主要有熱膨脹系數(shù)(系數(shù)越大，變形越輕易) 、單位體積的熱容( 熱容越小越輕易變形) 等。由于變形是張應(yīng)力和材料壓受力相互作用的結(jié)果，因此熱膨脹系數(shù)對(duì)變形程度具有至關(guān)重要的影響。簡單的計(jì)算和實(shí)際操縱發(fā)現(xiàn)鈦合金變形的程度位于鋼和不銹鋼之間( 即變形程度稍高于鋼而稍低于奧氏體不銹鋼) 。

5. 抑制夾具

假如零件在焊接時(shí)不進(jìn)行夾持，則它的變形會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力得到開釋。因此各種用來防止移動(dòng)和變形的夾持方法在焊接時(shí)得到應(yīng)用。但需要指出的是，夾持越緊，則在材料中產(chǎn)生的應(yīng)力越大。所以為了減少變形，首先要使用剛性夾具并在夾具上進(jìn)行冷卻，從而限制變形；焊接工藝上要采取對(duì)稱性的焊接操縱和公道的焊接順序，由于使用了剛性夾具固然使變形得到抑制，但夾具往掉后還會(huì)產(chǎn)生新的變形；焊接夾具的壓力一定要均勻，否則也會(huì)產(chǎn)生變形。