C/C復(fù)合材料（Carbon/Carbon Composites）即碳纖維增強(qiáng)碳基復(fù)合材料魔呈，是由基體碳和一維或二維的增強(qiáng)碳纖維組成乙嘀，其制備過程是將基體碳充填到碳纖維預(yù)制體中[1]娄帖。

　　C/C復(fù)合材料具有低密度姻成、高比強(qiáng)度淤点、高比模量、大熱容能盈、良好的導(dǎo)熱性能揉远、優(yōu)異的摩擦磨損性能以及良好的可設(shè)計(jì)性，已成功地應(yīng)用于火箭噴管喉襯接寥、渦輪葉片衰件、導(dǎo)彈端頭帽、剎車片等航空航天領(lǐng)域[2]季础。航空發(fā)動機(jī)軸間密封材料要求具有良好的熱性能擅盏、低而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)以及高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的巨大離心力所需的高強(qiáng)度，這使得C/C復(fù)合材料成為首選軸間密封材料[3]谦选。

　　大直徑C/C復(fù)合材料開口彈性密封環(huán)（以下簡稱密封環(huán)）加工在國內(nèi)首次進(jìn)行纹硼，材料難加工、零件尺寸大投惶，具有很大的挑戰(zhàn)性壶缚，對加工工藝、刃具荧关、機(jī)床等有一定的特殊要求溉奕。針對C/C復(fù)合材料加工特點(diǎn)，本文從密封環(huán)開口定型忍啤、車削加勤、銑削、平面研磨等幾個方面闡述了C/C開口彈性密封環(huán)的加工技術(shù)同波。

　　C/C開口彈性密封環(huán)分析

　　C/C開口彈性密封環(huán)是典型的材料難加工鳄梅、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求高的航空產(chǎn)品。

　　1零件結(jié)構(gòu)分析

　　密封環(huán)是單開口的薄壁環(huán)形件卫枝，有以下幾種特征：環(huán)槽煎饼、花邊、開口校赤、臺階孔等，端面筒溃、外圓具有較高的尺寸精度马篮、表面質(zhì)量和形位要求。密封環(huán)收口狀態(tài)外圓尺寸超φ400mm条舀，自由狀態(tài)下開口間隙（23±2.5）mm诽泪，開口間隙（0.15±0.1）mm，外圓Ra0.8μm喇坊，左挂闺、右兩端面Ra0.4μm、平面度0.009mm知掉，且右端面有兩處寬1mm轮贫、深0.8mm的同心優(yōu)弧環(huán)槽。

　　2C/C復(fù)合材料特點(diǎn)

　　C/C復(fù)合材料主要指標(biāo)：

　「臧恪（1）抗拉強(qiáng)度：周向蛛跛、徑向≥120MPa，軸向≥40MPa候塞；

　∪小（2）密度1.8~2.0g/cm3；

　〖炯（3）肖氏硬度≤70石勋。

　　C/C復(fù)合材料是新材料領(lǐng)域中重點(diǎn)研究和開發(fā)的一種新型超高溫材料，它具有以下顯著特點(diǎn)[4]：

　】啥肌（1）密度谢捍（<2.0g/cm3），僅為鎳基高溫合金的1/4汹粤，陶瓷材料的1/2命斧。

　　（2）高溫力學(xué)性能極佳嘱兼。溫度升高至2200℃時国葬，其強(qiáng)度不僅不會降低，甚至比室溫還高芹壕，這是其他結(jié)構(gòu)材料無法比擬的汇四。

　　（3）抗燒蝕性能良好，燒蝕均勻通孽，可以用于3000℃以上高溫短時間燒蝕的環(huán)境中序宦。

　　（4）摩擦磨損性能優(yōu)異背苦，其摩擦系數(shù)小互捌，性能穩(wěn)定，是各種耐磨和摩擦部件的最佳候選材料腋钞。

　∫鹫础（5）具有其他復(fù)合材料的特性，如高強(qiáng)度肺倾、高模量负腻、高疲勞度和蠕變性能等。

　　C/C復(fù)合材料力學(xué)性能呈各向異性圈咬，機(jī)械加工條件比較惡劣淡窘，是典型的難加工材料。C/C復(fù)合材料切削加工的主要特點(diǎn)：脆性大鹏汁、強(qiáng)度高讼牢、硬度高、層間強(qiáng)度低偷欲、切削溫度高凳赃，切削時在切削力的作用下容易產(chǎn)生分層、崩缺附垒、掉碴等缺陷撕贞。

　　3密封環(huán)加工難點(diǎn)

　　本單位以前加工過的石墨類、C/C復(fù)合材料類密封環(huán)直徑均在φ200mm以內(nèi)测垛，本次加工的C/C開口彈性密封環(huán)直徑大大超過此值捏膨，加工難度大幅提高。

　　在密封環(huán)加工中主要有以下難點(diǎn)：

　∈澄辍（1）由于直徑超大号涯、材料特殊，密封環(huán)開口間隙很難保證锯七；

　×纯臁（2）C/C復(fù)合材料的車削、銑削性能差眉尸，易發(fā)生分層域蜗、崩缺、掉碴現(xiàn)象噪猾，刀具磨損嚴(yán)重霉祸；

　　（3）右端面寬1mm環(huán)槽非完整的一圈，不能采用車削加工丝蹭，銑削時φ1銑刀極易折斷疗刮；

　　（4）因直徑超大蝌购，密封環(huán)端面研磨難度大忿迷。

　　密封環(huán)開口定型方案

　　開口定型是密封環(huán)加工的難點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn)逻烛，難在本單位從未加工過石墨類開口彈性零件宪隅，沒有可借鑒經(jīng)驗(yàn)，并且零件外圓尺寸超大潭拖。

　　普通金屬材料（如9Cr18）彈性開口環(huán)加工工藝方案比較簡單：在粗加工后進(jìn)行淬火保證零件硬度要求，在半精加工后安排去應(yīng)力退火來去除機(jī)加應(yīng)力衡辨，開口后用工裝裝夾厦螟，安排定型回火去除開口應(yīng)力、同時進(jìn)行開口定型怎开，最后精加工直至成品癣二。

　　如何保證C/C開口彈性密封環(huán)收口狀態(tài)外圓尺寸、開口間隙保持在（0.15±0.1）mm呢铲蒸？

　　有兩套開口定型工藝方案：方案一哥谷，開口后用工裝定型；方案二麻献，開口后用粘接劑粘接们妥。兩個方案對比：方案一須使用直徑超大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的定型工裝勉吻，加工中受切削力作用零件易脫落监婶，且受斷續(xù)切削力極易在零件端頭處崩缺、掉碴齿桃；方案二操作簡便惑惶，減小了裝夾難度，避免了斷續(xù)切削短纵，大大降低了加工中發(fā)生崩缺带污、掉碴的風(fēng)險。方案二能夠顯著減小C/C復(fù)合材料密封環(huán)加工風(fēng)險香到，是首選方案鱼冀。

　　經(jīng)過試驗(yàn)，最后選定的粘接劑為某進(jìn)口膠水养渴。使用方法簡單：用酒精或丙酮清洗開口結(jié)合面张重，待晾干后涂膠，圓周用工裝固定，自然干燥固化24h斥稍，抗剪強(qiáng)度衡蟹、抗拉強(qiáng)度能夠滿足機(jī)械加工要求（圖1）。除膠方便：用丙酮浸泡溶解24h即可态晤。

　　確定開口間隙如何變化需進(jìn)行工藝試驗(yàn)镇弄。零件在自由狀態(tài)下的開口間隙存在著一些不確定性，因?yàn)榱慵诓煌暮穸认麻_口喧盲，由于內(nèi)應(yīng)力的變化纽肄，開口間隙會有所不同，而且在后續(xù)的加工過程中鄙幸，零件的開口間隙也會隨著內(nèi)應(yīng)力的變化和重新分布而發(fā)生相應(yīng)的變化夹村。試驗(yàn)表明，開口后密封環(huán)發(fā)生微量收口現(xiàn)象邦墅，但尺寸變化影響可以忽略不計(jì)袒兵；開口尺寸與厚度尺寸關(guān)系不大。

　　確定密封環(huán)加工工藝方案如下：先粗加工倒堕；在端面留有一定余量時將零件開口灾测，保證自由狀態(tài)下間隙為23mm；然后用膠水粘接垦巴，在保證開口間隙（0.15±0.1）mm的狀態(tài)下進(jìn)行半精加工媳搪、精加工；最后除膠至成品骤宣。

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