一種預應力噴丸矯正鋁合金半卡環變形的方法與流程
2023-12-09 23:24:16 2
本發明涉及機械製造領域，具體是涉及一種採用預應力噴丸矯正鋁合金半卡環變形的方法。
背景技術：
半卡環是航空機輪活動輪緣固定用的重要受力零件，承受飛機起飛、著陸中巨大的衝擊載荷，設計和製造不僅要求半卡環材質具有較高的強度，而且要求半卡環零件具有較高的幾何形狀和尺寸精度要求，安裝在輪轂卡環槽中的一對半卡環必須保證輪胎和輪緣牢靠固定配合在輪轂上，從而保證飛行安全。半卡環是一種半圓環形零件，是由鋁合金鍛件機械加工成圓環後沿直徑切開而成，得到一對半卡環。由於鍛件熱處理、機械加工等因素，半卡環零件存在不同程度內應力和應力分布不均，生產中總有一些半卡環變形，表現在切口處徑向內縮，形狀和尺寸滿足不了技術要求。半卡環變形不僅給裝配帶來困難，而且會造成潛在的危險，如配合不到位，使用中由於某種因素就會脫出卡環槽飛掉，造成甩掉活動輪緣和輪胎的嚴重事故。對於存在變形的半卡環，需要採取措施儘量挽救，滿足技術要求，同時，減少不必要的報廢損失。
目前，半卡環變形的矯正方法一般採用加壓冷矯法。加壓冷矯法是在常溫下將零件裝在校正夾具上，用壓力機加壓使零件反方向變形，當卸掉壓力後，使零件恢復到要求的形狀和尺寸。也可用加壓熱矯法，它是在一定溫度下加壓進行。這些方法對於一定變形量的半卡環可以矯正到技術要求內，但存在明顯的不足，如矯正效率低，對操作者技能要求高，矯正好的零件擱置後有的反彈，熱矯要有專門加熱設備等。因此，生產中需要開拓新的矯正半卡環內縮變形的方法。
噴丸技術應用已久，主要用於表面強化和薄板成形，也可對一定變形的工件進行噴丸矯形，已有些許報導。
J.夏巴傑(Jack Champaigne)在2001年元月18日標題是「噴丸概述」(Shot Peening Overview)中的6.2節講到噴丸矯形，但沒有給出具體的噴丸矯正方法和工藝參數，也沒有涉及鋁合金半環形零件變形如何應用噴丸矯形。(Shot Peening Overview,by Jack Champaigne Jan.18,2001，來自網頁http://www.shotpeener.com的英文資料)。
《航空工藝技術》1978年09期刊載一七二廠三〇車間彭月友的文章，標題為：「薄壁圓筒形零件校正新方法—噴丸校正」，該文[在《航空工藝技術》上，西安飛機製造公司的彭月友發表了名稱為「薄壁圓筒形零件校正新方法噴丸校正」的文章，]介紹了噴丸校正的原理、影響因素、噴射密度的影響、工件剛度的影響等等，並給出了相關的參數。該方法用於薄壁圓筒形鋼件，並且變形量在0.05～0.2mm之間的噴丸校正，其中一個示例預應力是在噴丸前用千斤頂頂著筒形工件預先變形再噴丸。但文中對鋁合金半環形零件變形如何應用噴丸矯形並未涉及，所述方法和工藝參數僅適用於薄壁圓筒形鋼件小變形矯正，不適於壁厚為6～8mm的半圓環形鋁合金件，且變形量最大為5mm的工件。
技術實現要素：
為克服現有技術中存在的不適於壁厚為6～8mm的半圓環形鋁合金件，且變形量最大為5mm的工件的不足，本發明提出了一種預應力噴丸矯正鋁合金半卡環變形的方法。
本發明的具體過程是：
步驟1，測量半卡環切口變形量。用量具測量半卡環兩切口端處相對的內圓徑向尺寸；用半卡環切口部位的內徑規定尺寸減去測量的實際尺寸，得到半卡環切口變形量。
步驟2，撐開切口。用撐杆將半卡環-切口處撐開以施加預應力，撐開量比切口變形量大10～30％。
所述撐杆的長度等於切口內徑規定尺寸加撐開量，沿半卡環的徑向撐開該半卡環的切口處將需要矯正的半卡環撐開，使半卡環噴前預先變形到超過正確形狀，或反變形並考慮矯形後回彈以利於內縮變形的徹底矯正。
步驟3，噴丸。將帶著撐杆撐開了的半卡環水平安放在噴丸機工作檯上，半卡環隨工作檯轉動，按所給噴丸參數對半卡環的內表面進行噴丸。
噴丸參數：噴射角度為35°～60°，噴射距離為80～250mm，彈丸流量為10～15Kg/min，彈丸採用S110不鏽鋼彈丸或S230不鏽鋼彈丸，工作檯轉數為4～10r/min，風壓為0.4～0.7MPa，阿爾曼試片弧高值為0.25～0.35mm，飽和噴丸覆蓋率200％以上。
步驟4，檢驗。從噴丸機上取下半卡環，卸下撐杆即撐杆，停放1h後用遊標卡尺測量半卡環切口徑向尺寸，檢驗噴丸後半卡環切口處內徑徑向尺寸、形狀是否滿足要求，對不合格的半卡環重複步驟2和步驟3，對該半卡環內表面再次進行噴丸矯正，直至檢驗合格。
所述半卡環切口變形是指由於剖切後，環內的應力釋放、重新分布，造成半卡環變形，而且在切口端出向內收縮最大。本發明首先測量半卡環切口變形量，即內縮量；然後將半卡環撐開，對半卡環內表面噴丸進行噴丸矯正。
本發明撐開零件在預應力下噴丸，有利於零件往正確方向變形，加快調整零件表層內應力分布，使材料中纖維伸長基本趨於一致，有利於消除變形和恢復形狀尺寸並保持穩定，矯正變形效率高，矯正後無回彈，避免超差報廢，降低了生產成本。同時，噴丸引入有益的殘餘壓應力，改善了半卡環抗腐蝕性、耐磨性和疲勞壽命。利用現有噴丸設備，不需要複雜工裝，操作應用簡便易行，產品質量有保證。
附圖說明
圖1是帶有撐杆的半卡環示意圖。
圖2是本發明的流程圖。圖中：
1.半卡環；2.撐杆；3.噴丸表面。
具體實施方式
針對航空機輪半卡環切口後收縮變形問題，本發明提出一種預應力噴丸矯正鋁合金半卡環內縮變形的方法。具體過程是：
步驟1，測量半卡環切口變形量。所述半卡環切口變形量即半卡環由圓環切開後切口處內徑的向內收縮量；所述變形量等於半卡環切口處內徑的設計要求尺寸與實際尺寸之差。用量具測量半卡環兩切口端處相對的內圓徑向尺寸；用半卡環切口部位的內徑規定尺寸減去測量的實際尺寸，得到半卡環切口變形量。測量半卡環切口變形量用於下面步驟2確定撐開半卡環的撐開量。所述的量具為遊標卡尺。
步驟2，用撐杆將半卡環-切口處撐開以施加預應力，撐開量比切口變形量大10～30％。採用撐杆，所述撐杆是直徑為10mm的不鏽鋼管；撐杆長度等於切口內徑規定尺寸加撐開量，沿半卡環的徑向撐開該半卡環的切口處，即在半卡環兩切口內表面處將需要矯正的半卡環撐開，使半卡環噴前預先變形到超過正確形狀，或反變形並考慮矯形後回彈以利於內縮變形的徹底矯正。通過撐開半卡環施加預應力，預應力大小由撐開量決定，撐開量比切口變形量大10～30％。
步驟3，對半卡環內表面噴丸。將帶著撐杆撐開了的半卡環水平安放在噴丸機工作檯上，半卡環隨工作檯轉動，按所給噴丸參數對半卡環的內表面進行噴丸。
噴丸參數：噴射角度為35°～60°，噴射距離為80～250mm，彈丸流量為10～15Kg/min，彈丸採用S110不鏽鋼彈丸或S230不鏽鋼彈丸，工作檯轉數為4～10r/min，風壓為0.4～0.7MPa，阿爾曼試片弧高值為0.25～0.35mm，飽和噴丸覆蓋率200％以上。
步驟4，檢驗。從噴丸機上取下半卡環，卸下撐杆即撐杆，停放1h後用遊標卡尺測量半卡環切口徑向尺寸，檢驗噴丸後半卡環切口處內徑徑向尺寸、形狀是否滿足要求，對不合格的半卡環重複步驟2和步驟3，對該半卡環內表面再次進行噴丸矯正，直至檢驗合格。
本發明還通過不同的實施例說明對鋁合金半卡環零件切口收縮變形超差進行矯正的具體應用。所述的噴丸矯正過程均與具體實施方式中提出的噴丸矯正過程相同，不同之處在於各實施例中的工藝參數。表1是不同實施例的工藝參數。
表1半卡環切口變形預應力噴丸矯正工藝參數
使用本發明對3種不同內徑的鋁合金半卡環零件切口收縮變形超差進行矯正，其中的最大超差為10mm。一次預應力噴丸矯正即達到目的，見表2。操作中使用用直徑φ10mm不鏽鋼管制成的撐杆作為撐杆進行預應力，工藝參數見表1。
表2半卡環切口變形預應力噴丸矯正前後尺寸