石墨材料加工工艺分析


于空空导弹长尾喷管上  ,是构成发动机喉部结构零件主要选材 。零件的尺寸、外观等技术要求高  ,但是由于其材质特殊、切削性能差  ,加工质量不易保证  ,特别是加工中容易产生崩边缺陷  ,这些都成为非金属加工的瓶颈之一 。
近年来  ,各型号发动机长尾喷管石墨零部件加工任务繁重、技术要求高 。对历年的报废的石墨零件原因进行分析发现  ,由于零件崩边产生的废品约占20%. 由于材料难加工  ,加工效率低  ,使零件的生产进度受到严重影响 。为尽快解决石墨零件崩边问题  , 提高石墨零件生产效率  ,以某型空空导弹前嵌环、喉衬及其组件壳体组合等机械加工为研究对象进行技术攻关  ,从加工方法、刀具及其切削参数等方面探索石墨材料加工技术  ,解决石墨零件的加工难题  ,对夯实非金属加工技术  ,顺利完成科研和批生产任务具有重要意义 。

1    石墨材料简介
我院使用的石墨材料主要是火箭喷管用石墨  , 牌号:T705.该材料是由易石墨化、强度高、抗烧蚀性好的石油焦骨料和析焦量高的粘结剂制成 。
T705 石墨材料的生产过程包括混捏、磨粉、压制、焙烧、石墨化等工序 。在生产过程中经过多次热循环  ,材料内部可能产生裂纹、气孔等缺陷  ,各批材料和每块材料内部的性能有一定分散性 。如果实际生产状态偏离工艺规程  ,将会导致石墨材料质量波动 。比如:压制工序是单件生产  ,采用热压工艺 。热压前模温、料温必须达到要求(135 ~ 150 ℃)  ,然后将料粉装入模具  ,加压后停止模具加热  ,模具自然冷却到 50 ℃以下时允许吹风冷却  ,37 ℃以下脱模 。每次压制一件产品  ,需要五个多小时  ,如果压力不够  ,可能产生气孔、疏松、裂纹;温度不够  ,可能产生分层; 冷却过快  ,可能产生裂纹等 。因此  ,T705 石墨生产过程中的质量控制对材料的性能有很大影响  ,如质量控制产生波动  ,在材料上的表现形式是多方面的  ,包括裂纹、疏松、气孔等 。
石墨材料一般制成圆柱体或方形体结构  ,我院使用的材料为圆柱体  ,要求内部不允许有裂纹和直径大于 1 mm 的空洞  ,技术性能指标(标准样)如表 1所示  ,整体性能如表 2 所示 。技术要求高于(GJB33 06-98)《火箭喷管用石墨规范》标准 。

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综上分析可知:
(1)加工石墨零件采用金刚石刀具加工效果更好  ,耐用度最高 。
(2)石墨材料加工宜采用低速、小进给切削参数、分粗、精加工的方式  ,不仅能防止崩边的发生  ,更有利于提高刀具耐用度 。
(3)采用“平行切法”的加工方法能够保证零件表面质量  ,同时提高加工效率 。

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