摘要:白铜环零件是三、四代发动机低压涡轮部分的部件之一,以往加工中存在严重的变形,不能满足钎焊的质量要求,零件的返工率高,为解决零件加工过程中的瓶颈,提高零件的加工质量和加工效率,通过重新梳理零件加工路线,优化加工方法,设计专用的车加工夹具,零件的返修率由80％降低至0,大大提高了零件的加工质量,为后续零件的加工提供了保障。
关键词:白铜环；变形；工艺改进；加工效率；加工质量
白铜环零件是三、四代发动机低压涡轮部分的部件之一,主要钎焊于低压涡轮导向器等部件内,用于加工封严壁齿。零件加工过程中变形严重,由于一个整环加工后分成4瓣,其中一瓣报废,这就造成不同批次的零件在组合件中组成一个封闭的环,由于各不同环瓣的公差不完全一致,在组合件钎焊时,零件的返修报废率极高,延误生产周期,急待解决[1-3]。
1设计要求
某机的白铜环零件如图1所示,是直径220～420的环形零件,设计允许分瓣加工,为方便后续的钎焊,工艺中将零件分为4瓣组成一个零件,由于钎焊的要求,零件4瓣归圆后,直径尺寸公差控制在0.2以内,内外径的互差0.1以内,4瓣零件中不允许存在焊缝。因此将一个整环进行线切割4瓣后,带焊缝的一瓣将报废无法使用,为保证零件的整圆必须将不同的瓣组成一台份的零件。因为白铜环的强度较低,零件容易变形,要保证不同的环加工出的瓣尺寸的一致性是零件加工的主要关键问题。
2加工零件以来存在的主要问题
至零件加工以来,主要存在以下设计、工艺、加工等技术问题。(1)零件强度低,加工后厚度不均。(2)线切割后报废率高。(3)焊缝处焊接变形严重。
3工艺分析及优化改进
针对以上问题,从可能影响零件的所有方面进行逐一排查,进行工艺、工装、焊接参数等一系列的改进和优化。3.1白铜环材料与零件类型分析白铜的材料牌号B-19,是铜镍二元合金,在各种腐蚀介质中的化学稳定性良好。合金具有足够的塑性,可以满意地进行冷、热加工。白铜环一般是涡轮导向器内的封严壁齿,由板材或锻件扇型块钎焊至高温合金中。在组合件中加工成封严壁齿。零件的强度较低,容易变形,加工质量较高。3.2设备所用到的主要设备有:氩弧焊机MILER-350、普通卧车CA6140、激光切割机线切割机等。3.3工艺3.3.1原主要的工艺流程工艺中采用厚板成型焊接的方式,采用10mm厚板成形,成形后采用板料切条的焊丝进行氩弧焊接。焊接后在滚床上校正零件的圆度不大于1.0。用四爪卡盘,车加工端面及外圆,在花盘上车加工内圆,在四爪卡盘上车加工另一端面粗加工端面及基准,在焊缝位置钻φ4孔,用于区别此处有焊缝,加工外径,加工内径,保证零件的厚度要求;加工另一端面保证高度尺寸;线切割将零件分为4瓣,修整后提交半成品库,因为每个零件只能出3瓣,所以每次投料未必是整台份,为避免浪费,增加入库工序。按生产计划零件修配配台,设计制造模拟组件装配的零件,挑选配台,捆绑周转。以达到组件钎焊的要求。3.3.2工艺加工过程中存在的主要问题(1)零件的强度低,在加工中各环的差异大,各环形件在切瓣后,带焊缝的1/4瓣报废,在组合时,由不同环上各瓣组成1个整环进行钎焊,由于厚度不均匀造成返修和报废。(2)零件整环车加工后,用线切割切成4瓣,焊缝部位报废,由于车加工后零件的焊缝不明显，无法正确辨认。(3)零件分瓣后,1瓣报废,由于来料等原因,不能保证按台份投产,往往造成不必要的报废。3.3.3工艺优化针对以上分析,影响零件报废和返修的主要原因是零件车加工时各环尺寸不一致,由于白铜材料的强度不高,零件容易变形,四爪卡盘的二次装夹,无法精确找正。针对以上的分析采取以下技术方案。(1)对于零件车加工后焊缝位置无法明显辨认,在工艺中增加防错措施,在零件焊接完成后,增加钻孔工序,在焊缝位置钻φ4小孔,零件完成车加工,线切割切成4瓣,将带孔的位置报废,辨认明显,达到防错效果。(2)零件用三爪卡盘车加工外圆及内圆,零件存在二次找正,由于零件的强度不高,车加工后零件的厚度不均匀,调整工艺,先加工工艺基准台阶,自由状态下零件一次找正加工内外圆,提高各零件加工尺寸的一致性。(3)针对生产整台交付的问题,将原工艺规程分为下料及装配两本工艺,即按下料工艺规程加工的零件按瓣入本单位半成品库,装配工艺零件后,模拟零件的装配情况进行零件选配后捆绑周转,按台份入成品库房。
4零件加工
通过工艺的优化调整,确定了合理的工艺路线及加工方法。实现了自由状态加工,减少了零件后续装配及焊接的应力。通过试验加工,完成了3个零号,平均4台份零件的加工,零件合格率100%,无返修及报废。大大提高了零件的加工质量,减少了零件的返修。
5结语
通过以上的工艺优化,工艺方法可行、有效,提高了白铜环零件的制造质量,提高了零件的一致性,达到零件合格率100%,无返修及报废,达到了精益制造的目的,为类似零件的加工制造提供了一套合理优化的工艺路线及加工方法。实现了“自由状态无应力加工”的理念。
参考文献
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作者：方连军 高献娟 单位：沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司
