带开缝衬套的冷扩孔挤压工艺薛巍（中航工业集团哈飞铆接厂，黑龙江哈尔滨150066）摘要：开缝衬套冷扩孔挤压工艺能够改善机体结构中孔的抗疲劳性能，弥补钻孔工艺的缺陷，保证飞机的安全性。文章分别从带开缝衬套的冷扩孔工艺原理、工艺系统的基本硬件组成、主要工艺参数、操作过程等方面对带开缝衬套的冷扩孔工艺进行了阐述。关键词：冷扩孔挤压工艺；挤压棒；开缝衬套；挤压量中图分类号：TG376文献标识码：A文章编号：1009-2374（2011）34-0085-04开缝衬套冷扩孔挤压工艺是20世纪70年代初由波音公司研制开发的，已在多种机型上得到成功应用，是一项目前国际飞行制造业中先进的冷挤压强化技术。它是通过在挤压工具和孔壁间用一钢质衬套，对孔实施塑性扩张，即开缝衬套冷挤压强化，以使在孔边产生残余压应力的强化层，有效地提高飞机紧固件连接结构寿命。剂及工件等组成。（一）开缝衬套开缝衬套是相对于无缝衬套而言的，其轴向开有一条切缝，使衬套更容易装棒，也简化了操作过程，在衬套一端有翻边，以防止扩孔挤压过程中，由于挤压棒的轴向运动，衬套与孔壁产生相对运动。衬套的材料多以不锈钢制成，内表面带预润滑剂。开缝衬套的壁厚一般为0.15mm。开缝衬套的长度应与夹层厚度相匹配，当夹层厚度大于衬套长度时，可用若干个衬套接起来满足要求。开缝衬套制造由于要求高，难度很大，且一次性使用，目前世界上成熟的开缝衬套产品是美国疲劳技术公司（FTI）和西海岸产业公司（WCI）生产的。哈飞贝尔项目使用的是FTI的产品。（二）挤压棒孔的开缝衬套冷扩孔是应用挤压棒来实现的，其制造比较严格，不但硬度、强度须达到严格指标，还应具备一定的韧性，热处理变形小，磨削工艺好。典型的挤压棒结构，它由前锥段、挤压工作环、后锥段及辅助直径所组成。其中前锥段角度是关键尺寸，应合理选择，且前锥段轴向长度不超过15mm为宜，否则由于前锥度过小，在挤压时会造成整个前锥段与衬套表面的紧楔作用，使挤压条件变坏而导致失败。工作环宽度b通常取值为0.8～1.0mm。后锥角，其作用在一、冷扩孔挤压工艺原理冷扩孔挤压工艺是用高强度的挤压棒，其工作段外径加上衬套，其整体直径略大于被挤压孔直径，在外载作用下强行通过预加工的孔壁。使之在孔的周围产生塑性变形区，在挤压棒通过后，塑变层受到其外层弹性区的挤压，在孔壁处即形成一个弹塑性变形层，形成有利的残余压应力分布，当结构承受循环外载作用时，残余压应力可以降低了承载部位周围的拉应力，使平均应力水平大大降低，延长了裂纹萌生的时间，降低了裂纹扩展速率，以提高飞机结构件疲劳强度和抗应力腐蚀的能力。同时，挤压过程能使孔壁金属组织结构发生变化，使位错密度升高，增加了微观内应力，有效地控制了孔周围材料的屈服。二、工艺系统的基本硬件组成孔的开缝衬套冷挤压工艺系统硬件由：开缝衬套、挤压棒、钻头铰刀和检查工具、挤压设备、润滑852011.12于对挤压部位的回弹起稳定缓冲作用。（三）钻头铰刀和检查工具钻头是一个常规的麻花钻，用于生产一个导向孔。铰刀分为初孔铰刀和终孔铰刀。检查工具按用途分为挤压棒磨损检查工具和孔检查塞规。挤压棒磨损检查工具用于检查挤压棒的磨损情况。当磨损在允许的范围内时，磨损检查规不能通过挤压棒的末端。挤压棒损坏则冷挤压不能够正确进行。（四）挤压设备冷挤压设备按不同分类有多种型式，按载荷作用方式分，有拉拨式和推压式；按构造型式分，有台式与便携式；按动力源型式分，有液压式、气动式和气—液增压式。目前美国西雅图的疲劳技术公司（FTI）是著名的挤压设备供应商，我公司贝尔项目即使用的他们生产的FT-20动力源与LB-20拉拔枪。拉拔枪的作用就是将挤压棒拉过被挤压的孔。（五）润滑剂对以常温下压力加工为主要特征的开缝衬套冷扩孔挤压工艺，润滑是非常关键的工艺过程，因为开缝衬套的挤压量高于无衬套挤压，挤压力大，要求润滑膜应有足够的强度和覆盖率，且对材料无腐蚀性。如润滑不当，会导致挤压时衬套与挤压棒产生滑动粘结现象而导致在孔中的轴向移动，从而划伤孔壁，使疲劳寿命显著降低。优良的润滑剂加上正确的润滑方式可以将挤压载荷降低，这对确保挤压的...