1、中华人民共和国航空行业标准FL 1190 HB/Z 170-2005 代替HB/Z170一1990航空金属零件孔挤压强化工艺Cold expanson process for hole of arcraft metal part 2005-12-26发布06070500J079 2006一05一01实施国防科学技术工业委员会发布HB/Z 170一2005目次前言. . .II l 范围.2 规范性引用文件.3 术语和定义4 孔挤压强化原理及方法.25 挤压强化设各和工具. . . . . . . . .2 5.1 挤压强化设各. . . . . . . .2 5.2 挤压强化工具. . . .
2、 . . .2 5.2.1 挤压棒.25.2.2 衬套.寸5.2.3 孔口挤压工具. .4 5.2.4 润滑Jj=lj. . . . . . . . . . . . . . . . .4 6 零件孔挤压前的准备叫7 孔挤压强化工艺程序.57.1 柱式挤压棒挤压.57.2 滚柱型挤压棒挤压.7.3 衬套挤压. .7 8 终孔的质量检查.109 注意事项. . .11 I HB/Z 170-2005 目IJ1=1 本指导性技术文件代替HB/Z170-1990 (航空金属零件孔挤压强化工艺通用说明书。本指导性技术文件与前一版本相比技术内容变化如下:一一增加了衬套挤压强化工艺技术内容:一一增加了不同材
3、质混合连接件旋转挤压强化工艺技术内容。本指导性技术文件由中国航空工业第一集团公司提出。本指导性技术文件由中国航空综合技术研究所归口。本指导性技术文件起草单位:沈阳飞机工业(集团)有限公司、陕西飞机工业(集团)有限公司、中国航空综合技术研究所。11 本指导性技术文件主要起草人:郝书宏、郭汉芹、叶青、唐志忠、梁勇。本指导性技术文件1990年首次发布。HB/Z 170-2005 航空金属零件孔挤压强化工艺1 范围本指导性技术文件规定了孔挤压强化的工艺参数、设备、挤压前的准备、工艺程序和质量检验要求等。本指导性技术文件适用于承受较大交变载荷和处于较大的应力腐蚀状态下飞机金属零件及装配件孔的加工。2 规
4、范性引用文件下列文件中的条款通过本指导性技术文件的引用而成为本指导性技术文件的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包含勘误的内容)或修订版均不适用于本指导性技术文件，然而，鼓励根据本指导性技术文件达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本指导性技术文件。HB 5370 磁粉探伤一一橡胶铸型法3 术语和定义下列术语和定义适用于本指导性技术文件。3. 1 过盈量interference value 最后挤压棒工作部分直径、旋压头直径或挤压棒工作部分直径加二倍衬套壁厚与挤压初孔直径之差。过盈量的大小取决于材料的强度、孔径、孔边距、孔深。3
5、.2 塑变量plastic deformation value 挤压强化后的孔直径(D)与挤压强化前的孔直径(础之差的一半叫塑变量。塑变量=(D-d)12。塑变量大小取决于材料的强度、孔径、孔边距、孔深度。3.3 回弹量rebound value 挤压棒工作部分直径或挤压棒工作部分直径加二倍衬套厚度与挤压以后的孔直径之差称为回弹量。它与材料的强度、孔径、行程次数、进给量有关。3.4 挤压次数extrusion times 完成总塑变量所需要的挤压的次数称挤压次数。挤压次数取决于材料的强度、挤压机(或拉拔枪)吨位。3.5 进给量amount of feed 每一次挤压的过盈量称做进给量。进给量主
6、要取决于挤压机(或拉拔抢)吨位。3.6 挤压速度extrusion velocity 加载时挤压棒工作部分通过孔深的平均速度。3. 7 HB/Z 170-2005 挤压力extrusion force 挤压设备作用在挤压棒上的拉、压力。挤压力取决于材料的强度、孔径、过盈量、孔边距以及倒角大小。3.8 挤压孔口倒角chamfer of extruded hole 使用挤压工具对孔口倒角进行挤压强化。4 孔挤压强化原理及方法4. 1 孔挤压强化工艺是用具有一定过盈量的挤压棒连续、均匀地挤压孔，使孔周围产生一个弹塑性变形层，即残余压力层。4.2 孔挤压强化的基本原理是利用金属的弹塑性变形的能力，通过
7、挤压使孔周围的材料产生轴向和径向弹塑性变形区域，在这个区域内具有两个强化机制:a) 造成很高的宏观残余应力，在疲劳过程中降低外加交变载荷中瞬间拉应力水平，使平均应力水平下降:b) 在强化层内组织结构改变，位错密度增加，微观内应力升高，在疲劳过程中，阻碍金属晶体滑移，阻碍位错往复运动，延长裂纹萌生时间。4. 3 孔挤压强化一般采用单级柱式挤压棒挤压、多级柱式挤压棒挤压、滚柱式挤压棒旋压和衬套挤压等方法。5 挤压强化设备和工具5.1 挤压强化设备挤压强化设备一般采用挤压机和拉拔枪(挤压枪)。挤压机可选用液压机、旋压机、大功率的深孔车床、拉床或专用设备等。拉拔枪结构形式参见图1。在飞机发动机和大型零
8、部件上进行挤压时，般采用拉拔枪(挤压枪)。a) 单柱式挤压棒用拉拔枪5.2 挤压强化工具5. 2. 1 挤压棒b) 衬套挤压用拉拔枪图1拉拔枪挤压棒一般有单级柱式、多级柱式和滚柱式。每一个柱式挤压棒(结构形式参见图2、图3)由前导向、后导向和圆柱型工作部分组成;前、后导向的作用是保证挤压时挤压棒与孔的同轴度:工作部分前角3040，后角40_50;材料选用硬质合金或耐磨工具钢，工作部分表面粗糙度Ra值应低于0.2m，硬度为(6467)HRC，表面镀硬铭。演柱式挤压棒(结构形式参见图4)滚柱材料采用硬质合金或耐磨工具钢，工作部分表面粗糙度Ra值应低于0.2m，硬度为(6467)HRC。衬套挤压棒挤
9、压所用挤压棒结构如图5，挤压棒大端直径d略小于初孔孔径，宽度约为3mmo前锥角度230:!:O.l5，后锥角度了:!:O.150。细轴d)套上开缝衬套后直径略小于初孔孔径，细轴部分的长度2 HB/Z 170一2005大于最大夹层厚度。挤压棒材料为V2合金钢，表面粗糙度Ra值低于.0.4，m，表面硬度为(5759)HRC。圆滑过渡民什一忏才-9-IOB十、1一-二j一-ia) 单级柱式挤压棒挤压b) 多级柱式挤压棒挤压图2柱式挤压棒圆滑过渡DX45. 图3拉拔枪用挤压棒图4滚柱型挤压棒气3图5衬套挤压棒5.2.2衬套衬套结构形式如图6所示，材料为不锈钢lCrl7Ni7，表面粗糙度Ra值0.4m0
10、.8m，表面硬度为(4547)HRC。衬套厚度随挤压强化孔径增加而增加，孔径在3.l8mm.25.4mm之间时，衬套厚度为O.l5mm.0.45mm。挤压强化孔径小于125mm时，选用对开衬套，挤压强化孔径大于125mm时，选用双对开衬套。3 HB/Z 170-2005 5.2.3 孔口挤压工具 -一一一一一-图6衬套使用的孔口挤压工具(结构形式参见图7)其曲率半径R应与孔边设计所要求的R相同，有一个圆滑的过渡角。孔口挤压工具材料及硬度和粗糙度要求与挤压棒相同。飞ZF、E马L. L2 图7孔口挤压工具5.2.4 润滑剂在挤压过程中应使用润滑剂，有固体、液体润滑剂和动物油脂。固体润滑剂如二流化铝
11、和四氟乙烯，液体润滑剂如机油、煤油以及机油和煤油的混合物。在使用的润滑剂中应优先选用固体润滑剂。挤压衬套内壁上带润滑膜进行润滑。衬套内壁的固态润滑膜为二硫化锢。6 零件孔挤压前的准备6. 1 需挤压的孔和倒角应在图样上注明。6.2 图样上应注明需挤压的孔和倒角的塑变量，并且应注明表面粗糙度和尺寸精度。6.3 根据材料强度、孔直径、孔深和孔边距选用适当的孔挤压参数。6.4根据零件的大小、孔的部位、材料强度以及场地选用挤压设备、工具和润滑剂。6.5 孔挤压强化工艺一般情况下安排在最后一道加工工序。如有特殊需要时，可对挤压后的零件安排回火处理。钢件不超过250.C(保温2时，铝件不超过100.C(保
12、温2h)，铁合金不超过200.C(保温lh), 高温合金不超过300.C(保温2h)，以防止宏观残余应力大幅度松弛，影响强化效果。6.6 在零件挤压前，应先加工出预制孔，预制孔的表面粗糙度Ra值应低于1.6m，孔的圆度、孔轴线与零件表面的垂直度应符合图样要求，预制孔的直径与最终挤压后的直径(图样要求的直径)的精度关系应按塑变量要求加工。应去除钻孔时孔边出现的毛刺，孔边应倒圆滑过渡角。6. 7 修理过程中挤孔时应首先对孔进行故障检查，测量孔的实际直径和圆度。通过绞削加工等方法，排除深度在O.lmm以上的机械划伤和腐蚀坑，排除不符合图样的和有关维修文件规定精度的不圆孔。饺掉裂纹和裂纹尖端塑性区。如
13、果没有裂纹和其他故障，也应单面绞掉O.lmm深的疲劳层，然后进行无损探伤，对于钢件则采用HB5370标准对孔进行无损检查;对于非磁性零件则采用荧光无损检查，直至确认无裂纹时，才能进行孔挤压强化。6.8 准备好测量工具及润滑剂。4 HB/Z 170一20056.9 检查挤压设备的电路、油路和气路是否正常运转。6.10 通过加工试验件确定孔挤压工艺参数。7 孔挤压强化工艺程序7. 1 柱式挤压棒挤压7. 1. 1 固定待挤压的零、部件，调整待挤压的孔轴线与挤压机(拉拔枪)活塞杆平行。7.1.2 当使用挤压机或拉拔抢时，调整设备的压力在所需压力范围内。7.1.3 孔璧涂上润滑剂之后，将挤压棒前引导插
14、入待挤压的孔内，注意放正，不允许有偏摆。7.1.4 根据挤压吨位、材料的强度、孔直径、孔边距，决定挤压次数和进给量，参见表1。表1孔挤压强化典型工艺参数参考值直径塑变量过盈量进给量挤压次数挤压速度挤压力kN 材料单面双面倒角mm 虹口nmm mm 次mmlmin 孔壁塑变量6 0.02 0.2 0.2 20 8 0.05 超高强度钢20 0.03 0.3 0.3 20 40 0.05 45 0.03 0.35 0.35 20 80 0.05 6 0.053 0.22 0.22 20 4 0.05 合金结构钢20 0.058 0.26 0.26 20 12 0.05 45 0.063 0.32
15、0.32 20 40 0.05 6 0.072 0.24 0.24 20 2 0.10 铝合金20 0.077 0.28 0.28 20 5 0.10 45 0.07 0.30 0.30 14 20 10 0.10 6 0.036 0.18 0.18 20 4 0.05 钦合金20 0.035 0.25 0.25 20 20 0.05 45 0.015 0.30 0.30 20 40 0.05 6 0.072 0.24 0.24 20 2.4 0.10 不锈钢20 0.081 0.28 0.28 20 12 0.10 45 0.081 0.30 0.30 20 40 0.10 6 0.072
16、0.24 0.24 20 2.4 0.10 高温合金20 0.081 0.28 0.28 20 12 0.10 45 0.081 0.30 0.30 20 40 0.10 压力30 60 100 10 20 60 4 8 15 10 30 60 10 20 60 10 20 60 7.1.5 启动挤压机连续、缓慢、均匀地将挤压棒挤入孔中，不允许有冲击载荷和停顿，直至挤压棒通过孔为止。7. 1. 6 孔内壁挤压完毕，使用240#水砂纸把孔两端流变出的多余金属磨掉，然后按图样要求进行挤压倒角。注意不要划伤孔边，打磨部位进行表面防护。7.1.7 使用R形倒角器在预先加工的预制倒角基础上，挤出一个设计
17、要求的圆滑过渡角。预制角应比设计要求角的R小0.05O.lmmo7.1.8 清理孔内壁和孔附近的污物。7.1.9 在被挤压过的孔的边缘处作标记。7.2 滚柱型挤压棒挤压7.2.1 用工艺紧固件将两个以上零件定位，使之紧密贴合。7.2.2 按图样在零件上钻孔，经过扩孔、钱孔使孔径达到挤压前的尺寸。7.2.3 应仔细清除切屑、污物等，并用带有润滑剂的细纹布擦拭干净，保持孔的清洁。7.2.4 根据连接件的材料、孔直径、孔深等选择适当的工艺参数，见表2表7。5 HB/Z 170一20056 表26mm34mm公差为H7的孔的加工工艺参数单位为毫米工序内容工步号子L径终孔公差6 8 10 12 14 1
18、6 28 34 5 6.5 6.7 10.5 11.7 14.7 26.5 32.5 扩孔2 5.5 7.0 7.7 11.0 12.7 15.5 27.0 33.0 Hl1 3 5.7 7.7 8.7 11.5 13.0 15.7 27.5 33.5 4 9.7 11.7 13.7 27.7 33.7 5.8 7.8 9.8 11.8 13.8 15.8 27.8 33.8 饺孔2 5.9 7.9 9.9 11.9 13.9 15.9 27.9 33.9 H7 3 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 28.0 34.0 表330CrMnSiA钢和2D12T4铝合金混合连接
19、件扩孔、技孔和挤孔的工艺参数单位为毫米孔径初孔直径扩孔尺寸绞刀公称直径挤孔器工作终孔公差直径6 5.0 5.7 5.8、5.9、6.06.05 8 7.0 7.7 7.8、7.9、8.08.06 10 8.0 9.7 9.8、9.9、10.010.06 H9 12 8.0 11.7 11.8、11.9、12.012.07 注:在被加工孔受限制或难接近的地方，精加工钱刀的直径是用试验选择法来校正的。表47B04铝合金和2D12T4铝合金混合连接件扩孔、校孔、挤孔的工艺参数单位为毫米孔径初孔直径扩孔尺寸钱刀公称直径挤孔器工作直径终孔公差6 4.5 5.2、5.75.8、5.9、6.06.04 8
20、6.4 7.1、7.77.8、7.9、8.08.05 H9 10 8.2 9.0、9.79.8、9.9、10.010.05 12 10.0 10.9、11.711.8、11.9、12.012.06 表5TA15-M钦合金和30CrMnSiA钢混合连接件上22mm，-._，40mm孔的挤压工艺参数孔径mm 2230 3240 子L径6 8 10 12 14 塑变量挤压岳豆，哇, 数mm 过盈量挤压速度进刀量mm mm1min mrnlr 0.0060.01 0.060.08 1030 0.150.2 0.0080.01 0.70.09 2030 0.150.2 表6TA15-M钦合金和2B06T
21、4、2D70T351、7B04铝合金混合连接件扩孔、饺孔和挤孔的工艺参数初孔直径扩孔尺寸钱刀公称直径挤孔器工作直径5.0 5.7 5.8、5.9、6.06.04 7.0 7.7 7.8、7.9、8.08.05 8.0 9.7 9.8、9.9、10.010.05 8.0 11.7 11.8、11.9、12.012.06 8.0 13.7 13.8、13.9、14.014.06 挤压次数次单位为毫米终孔公差H9 HB/Z 170-2005 表7其它材料的混合连接件上直径16mm60mm孔的挤孔参数连接件中的子L径塑变量挤压参数材料口1mmm 过盈量挤压速度进刀量挤压次数m口1mmlmin mmlr
22、 次30CrMnSiA 1620 O.005O.008 O.04O.06 515 2D12T4 2230 O.006O.Ol O.06O.07 1O30 O.15O.2 1 7B04 3240 O.008O.Ol 0.D7O.08 2030 L-7.2.5 把挤压工具固定在风钻夹头上，不允许偏摆。7.2.6 将挤压工具前导向插入待挤压的孔内，注意放正。7.2.7 连续、缓慢、均匀地将滚柱挤入孔中，不允许有冲击载荷和停留，直至滚柱通过为止。7.2.8 用带有润滑剂的细纹布清理孔内壁和孔附近的污物。7.3 衬套挤压7.3.1 衬套挤压工艺过程如下:装配件定位、紧固制预制孔检查预制孔检查挤压棒安装衬
23、套孔壁挤压退出衬套检查孔径饺制终孔检查孔径制倒角，见表8:表8衬套挤压工艺过程序号内容图例民/,J/J /、飞、钻孔制预扩孔-尾:T1 制孔校孔F KE司】pi7 HB/Z 170一2005序号内容2 初孔的检查3 用环规检查挤压棒安装衬套前安装衬套后孔挤压4 I 孔挤压孔挤压后8 表8(续)h jL，、图例E罢百主E一ft一回112JC HB/Z 170-2005 表8(续)序号内容因例5 检查孔径6 校制终孔噩噩军三写色已- 7 检查孔径一一7.3.2 根据连接件的材料、孔直径、孔深等选择适当的工艺参数和衬套，见表9表11。表9带衬套挤压强化工艺参数材料直径过盈量回弹量塑变量挤压次数挤压速
24、度挤压力mm 口1mmm mm 次mmlmin kNmax 超高强度铜20 0.483 0.323 0.080 257 22 0.483 0.323 0.080 8 0.4 13 0.185 0.114 35.845 铝合金10 0.454 0.186 0.134 1042 12 0.580 0.234 0.173 二9 HB/Z 170一2005表10开缝衬套间隙单位为毫米外径(D)开缝间隙3运D80.10-0.30 8三三D120.10-0.4 1 12运D三190.15-0.51 19D三250.20-0.60 表118mm22mm公差为H8的孔的加工工艺参数单位为毫米材料初孔挤压后孔终
25、孔饺刀终孔直径公差直径公差直径公差直径公差7.54 +0.08 7.80 8 8 。铝合金材料9.52 +0.08 。9.82 10 10 H8 H7 H8 11.45 +0.06 11.78 12 12 。300M钢19.80 H8 19.96 20 20 21.80 21.96 22 22 7.3.3 预制孔加工后，除留待挤压孔外，其余必须全部用工艺螺栓紧团。7.3.4 平稳地使用挤压枪，枪体应与零件表面垂直，挤压棒与枪体拉头螺纹连接应在七扣以上，且不能与活塞杆端面顶死。设备的使用应按照设备使用说明书进行。7.3.5 孔挤压必须在挤压棒与挤压衬套间有润滑剂的状态下进行。7.3.6 衬套开缝
26、处放置在无边距要求的方向。7.3.7 在挤压过程中，挤压棒应匀速地挤过孔壁。不允许在挤压过程中有停顿、间歇和冲击行程的现象。7.3.8 带衬套进行孔的挤压强化，孔壁挤压一次完成，衬套只能使用一次，挤压结束后用塞规或内径千分尺进行孔径检查。并用终孔绞刀精整孔壁，以消除孔的回弹量以及开口衬套的缝隙造成的凸痕。孔的切削加工量不大于O.lSmm。7.3.9 孔挤压后，用工艺螺栓紧固，然后分解另一个预制孔的紧固工艺螺栓，并进行孔挤压。7.3.10 对结构配合面之间有设计间隙的孔，挤压强化之前，必须使相配合的结构件配合稳固可靠，挤压前，应对孔进行检查，测量孔的实际直径和不圆度，并通过钱削加工，排除孔的不圆
27、度。7.3.11 对结构配合面之间有设计间隙的孔冷挤压强化后，因衬套在间隙处膨胀变形卡在孔内，挤压完成后应先将衬套从开缝处逐步剥离，然后将衬套抽出。7.3.12 惚窝制倒角。7.3.13 安装螺栓。8 终孔的质量检查8. 1 孔径、孔壁和倒角的表面粗糙度、孔的垂直度应符合图样要求。8. 2 孔口不应出现喇叭口。8.3 在夹层孔挤压后，允许夹层间有不大于O.lmm的间隙，但用塞尺检查时不允许接触到紧固件光杆部分，见图8。10 HB/Z 170-2005 塞尺OW/ / 图8挤压后夹层孔间隙示意图8. 4 当零件有无损探伤要求时，挤压后的孔应进行无损探伤。8.5 对于挤压棒挤压，装配时发现孔不符合
28、设计要求或孔表面发生损伤，允许对挤压后的孔壁进行修整，去层深度不应超过0.05mm而无须重复强化。9 注意事项9. 1 若对薄壁管件孔进行挤压强化时，应适当减少过盈量，使孔口避免出现喇叭口。9.2 挤压后如发现在挤压棒出口端内壁有划伤，或粗糙度不符合要求时，可用研磨棒磨掉伤痕，以达到图样要求。9.3 如发现挤压棒被划伤，应立即更换。9.4 从事孔挤压强化的操作人员，必须通过专业技术培训和技术资格考核，达到要求者方能上岗进行孔挤压强化操作。mCON-ohFJN阁国中华人民共和国航空行业标准航空金属零件孔挤压强化工艺HB/Z 170-2005 * 中国航空综合技术研究所出版(北京东外京顺路7号)中国航空综合技术研究所印刷车间印刷北京1665信箱发行版权专有不得翻印开本880X12301116 印张lV.字数32千字2006年4月第一版2006年4月第一次印刷印数卜200定价10.00元书号:标301.2259号:2005 H B
