水平大轴是飞机水平安定面转动轴的简称，是后机身连接水平尾翼的关键受力部件。由干于它一端的安装点靠近发动机，有一定的温度和燃气作用，故要求制作水平大轴的材料不仅应县有高的强度和刚性，还应县有抗应力腐蚀等良好的综合力学性能。水平大轴结构复杂，既是一端封闭的厚壁管，也是一个截面为圆环形、插在后机身上的悬臂梁。原设计采用GC一4中碳低合金超高强度钢，由于这种材料焊接裂纹倾向性较大，只好用整根棒料加工不仅材料的利用率低，而且深盲孔加工工艺性差的问题也很突出。如能采用焊接结构制作水平大轴，即一端用管料、另一端用棒料分别进行粗加工，然后组焊起来加工成形，不但经济方便，还可解决复杂航空受力构件设计与制造上的难题。按等强度设计飞机水平安定面转动轴，单件重量还可减少4kg 以上，所以，这种新工艺对改善能空器的性能具有重要意义。

16Co14Ni10Cr2Mo钢是近年来研制成功的新型高合金超高强度航空结构钢。这种材料可焊性良好，经热处理后，在在强度水平相当的情况下，断裂韧性约为一般低合金超高强度钢的一倍至数倍。由于此材料具有这些优点，故可用于损伤容限设计，并制造出高性能、高可靠性的长寿命飞机构件，特别是那些结构上具有边孔、拐角、沟槽、截面突变等各种应力或应变集中区的复杂承力件，如起落架、水平梁、着陆钩、重要接头、承力框架等关键受力构件。

水平大轴加工的主要工艺流程包括∶下料→粗车→半精车→精车焊接坡口→镗内孔→焊接→焊缝探伤→退火→车外圆及螺纹→铣叉口→制结合孔→真空热处理→精车外圆→磨外圆→铰孔→酸蚀检查→表面强化及防护→总检。

一批水平大轴共 12件，都是焊接结构。大轴焊后消除焊接应力的退火工艺为;电炉加热，温度为680～700℃，保温6～8h，空冷。

大轴内孔和其他部位均已加工至图纸尺寸，仅外圆和配合尺寸留有一定的磨量。

由于16Co14Ni10Cr2Mo钢采用了双真空冶炼工艺，其纯洁度较高。钢中常存元素（Si，Mn）及杂质（P，S，0，N，H）的含量都很低;并有严格的控制。为充分发挥材质的使用性能，在加工（特别是热加工）过程中应尽量减少有害气体对材质的污染，故采用真空淬火。

大轴的真空淬火在大型多功能立式真空淬火炉内进行。其工艺参数见图：

大轴真空淬火前后的清洗除油用浓度为 2%～5%的LCX一52水基清洗剂在专用清洗槽内进行，槽温 30～45℃，时间5～10min，事后即可烘干装炉。为减少大轴淬火变形，设计制作了专用淬火夹具，保持大轴以自由状态垂直悬挂在真空炉自动吊具上。每炉装3件，重约120kg。

待真空炉加热室真空工作压强≤6.7Pa时装入大轴，在保持工作真空度6.7～1.3×10-1Pa的前提下，按工艺曲线要求进行预热、加热和保温。保温时间为 150min（按加热滞后时间+按工件截面尺寸规定的”最短保温时间”计算）。大轴保温结束前，应提前 20min 左右对油槽抽真空至 6.7Pa 以下，并加温搅拌，充分脱气。大轴出炉淬火前应停止搅拌，以减少油蒸气的污染。大轴淬入油中后∶充入普氮;控制压强在4×10⁴～8×10⁴Pa 范围内。待大轴冷透后，放入大气，取出洗净油污。

按说明书规定，大轴淬火后应在 1h 内进行冰冷处理。其设备为自制的工作尺寸为Ø350mm×1200mm 的冷处理罐，介质为固体CO2泡酒精。当大轴自冷处理温度回升至室温后，应在4h 内装炉回火，回火在空气循环电炉内进行，事后用鼓风机吹冷（悬挂）。

飞机水平大轴采用新型超高强度钢及改为焊接结构后，不仅改善了机械加工条件，保证了大轴壁厚均匀，提高了结构效率，而且单件减重4kg以上，可在一定程度上提高飞行性能。

16Co14Ni10Cr2Mo钢制水平大轴通过真空热处理，其力学性能全面达到了技术指标，表面光亮，基本不变形。与原工艺采用 GC一4钢在甲醇裂化气氛炉中加热、硝盐浴等温淬火比较，可省去长时间低温回火（190℃士5℃×16h）除氢工序，还可节省部分磨削、校正、吹砂、打磨工时，技术经济效益十分显著。

设备选择：SIMUWU公司生产的VOGQ系列真空热处理炉是进行工模具真空热处理工艺的优质产品，良好的温控精度和温控均匀性确保了真空热处理过程的有效进行。SIMUWU公司专注于真空炉的制造，拥有十多年的相关经验，在真空炉制造领域具有良好的口碑。产品线包括真空气淬炉，真空油淬炉，真空钎焊炉等，广销各发达国家与发展中国家。