一種預(yù)應(yīng)力噴丸矯正鋁合金半卡環(huán)變形的方法與流程

本發(fā)明涉及機械制造領(lǐng)域，具體是涉及一種采用預(yù)應(yīng)力噴丸矯正鋁合金半卡環(huán)變形的方法。

背景技術(shù)：

半卡環(huán)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、著陸中巨大的沖擊載荷，設(shè)計和制造不僅要求半卡環(huán)材質(zhì)具有較高的強度，而且要求半卡環(huán)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(huán)槽中的一對半卡環(huán)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(huán)是一種半圓環(huán)形零件，是由鋁合金鍛件機械加工成圓環(huán)后沿直徑切開而成，得到一對半卡環(huán)。由于鍛件熱處理、機械加工等因素，半卡環(huán)零件存在不同程度內(nèi)應(yīng)力和應(yīng)力分布不均，生產(chǎn)中總有一些半卡環(huán)變形，表現(xiàn)在切口處徑向內(nèi)縮，形狀和尺寸滿足不了技術(shù)要求。半卡環(huán)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，使用中由于某種因素就會脫出卡環(huán)槽飛掉，造成甩掉活動輪緣和輪胎的嚴重事故。對于存在變形的半卡環(huán)，需要采取措施盡量挽救，滿足技術(shù)要求，同時，減少不必要的報廢損失。

目前，半卡環(huán)變形的矯正方法一般采用加壓冷矯法。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，當卸掉壓力后，使零件恢復(fù)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。這些方法對于一定變形量的半卡環(huán)可以矯正到技術(shù)要求內(nèi)，但存在明顯的不足，如矯正效率低，對操作者技能要求高，矯正好的零件擱置后有的反彈，熱矯要有專門加熱設(shè)備等。因此，生產(chǎn)中需要開拓新的矯正半卡環(huán)內(nèi)縮變形的方法。

噴丸技術(shù)應(yīng)用已久，主要用于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，已有些許報道。

J.夏巴杰(Jack Champaigne)在2001年元月18日標題是“噴丸概述”(Shot Peening Overview)中的6.2節(jié)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(shù)，也沒有涉及鋁合金半環(huán)形零件變形如何應(yīng)用噴丸矯形。(Shot Peening Overview,by Jack Champaigne Jan.18,2001，來自網(wǎng)頁http://www.shotpeener.com的英文資料)。

《航空工藝技術(shù)》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(shù)》上，西安飛機制造公司的彭月友發(fā)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，并給出了相關(guān)的參數(shù)。該方法用于薄壁圓筒形鋼件，并且變形量在0.05～0.2mm之間的噴丸校正，其中一個示例預(yù)應(yīng)力是在噴丸前用千斤頂頂著筒形工件預(yù)先變形再噴丸。但文中對鋁合金半環(huán)形零件變形如何應(yīng)用噴丸矯形并未涉及，所述方法和工藝參數(shù)僅適用于薄壁圓筒形鋼件小變形矯正，不適于壁厚為6～8mm的半圓環(huán)形鋁合金件，且變形量最大為5mm的工件。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不適于壁厚為6～8mm的半圓環(huán)形鋁合金件，且變形量最大為5mm的工件的不足，本發(fā)明提出了一種預(yù)應(yīng)力噴丸矯正鋁合金半卡環(huán)變形的方法。

本發(fā)明的具體過程是：

步驟1，測量半卡環(huán)切口變形量。用量具測量半卡環(huán)兩切口端處相對的內(nèi)圓徑向尺寸；用半卡環(huán)切口部位的內(nèi)徑規(guī)定尺寸減去測量的實際尺寸，得到半卡環(huán)切口變形量。

步驟2，撐開切口。用撐桿將半卡環(huán)-切口處撐開以施加預(yù)應(yīng)力，撐開量比切口變形量大10～30％。

所述撐桿的長度等于切口內(nèi)徑規(guī)定尺寸加撐開量，沿半卡環(huán)的徑向撐開該半卡環(huán)的切口處將需要矯正的半卡環(huán)撐開，使半卡環(huán)噴前預(yù)先變形到超過正確形狀，或反變形并考慮矯形后回彈以利于內(nèi)縮變形的徹底矯正。

步驟3，噴丸。將帶著撐桿撐開了的半卡環(huán)水平安放在噴丸機工作臺上，半卡環(huán)隨工作臺轉(zhuǎn)動，按所給噴丸參數(shù)對半卡環(huán)的內(nèi)表面進行噴丸。

噴丸參數(shù)：噴射角度為35°～60°，噴射距離為80～250mm，彈丸流量為10～15Kg/min，彈丸采用S110不銹鋼彈丸或S230不銹鋼彈丸，工作臺轉(zhuǎn)數(shù)為4～10r/min，風(fēng)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(huán)，卸下?lián)螚U即撐桿，停放1h后用游標卡尺測量半卡環(huán)切口徑向尺寸，檢驗噴丸后半卡環(huán)切口處內(nèi)徑徑向尺寸、形狀是否滿足要求，對不合格的半卡環(huán)重復(fù)步驟2和步驟3，對該半卡環(huán)內(nèi)表面再次進行噴丸矯正，直至檢驗合格。

所述半卡環(huán)切口變形是指由于剖切后，環(huán)內(nèi)的應(yīng)力釋放、重新分布，造成半卡環(huán)變形，而且在切口端出向內(nèi)收縮最大。本發(fā)明首先測量半卡環(huán)切口變形量，即內(nèi)縮量；然后將半卡環(huán)撐開，對半卡環(huán)內(nèi)表面噴丸進行噴丸矯正。

本發(fā)明撐開零件在預(yù)應(yīng)力下噴丸，有利于零件往正確方向變形，加快調(diào)整零件表層內(nèi)應(yīng)力分布，使材料中纖維伸長基本趨于一致，有利于消除變形和恢復(fù)形狀尺寸并保持穩(wěn)定，矯正變形效率高，矯正后無回彈，避免超差報廢，降低了生產(chǎn)成本。同時，噴丸引入有益的殘余壓應(yīng)力，改善了半卡環(huán)抗腐蝕性、耐磨性和疲勞壽命。利用現(xiàn)有噴丸設(shè)備，不需要復(fù)雜工裝，操作應(yīng)用簡便易行，產(chǎn)品質(zhì)量有保證。

附圖說明

圖1是帶有撐桿的半卡環(huán)示意圖。

圖2是本發(fā)明的流程圖。圖中：

1.半卡環(huán)；2.撐桿；3.噴丸表面。

具體實施方式

針對航空機輪半卡環(huán)切口后收縮變形問題，本發(fā)明提出一種預(yù)應(yīng)力噴丸矯正鋁合金半卡環(huán)內(nèi)縮變形的方法。具體過程是：

步驟1，測量半卡環(huán)切口變形量。所述半卡環(huán)切口變形量即半卡環(huán)由圓環(huán)切開后切口處內(nèi)徑的向內(nèi)收縮量；所述變形量等于半卡環(huán)切口處內(nèi)徑的設(shè)計要求尺寸與實際尺寸之差。用量具測量半卡環(huán)兩切口端處相對的內(nèi)圓徑向尺寸；用半卡環(huán)切口部位的內(nèi)徑規(guī)定尺寸減去測量的實際尺寸，得到半卡環(huán)切口變形量。測量半卡環(huán)切口變形量用于下面步驟2確定撐開半卡環(huán)的撐開量。所述的量具為游標卡尺。

步驟2，用撐桿將半卡環(huán)-切口處撐開以施加預(yù)應(yīng)力，撐開量比切口變形量大10～30％。采用撐桿，所述撐桿是直徑為10mm的不銹鋼管；撐桿長度等于切口內(nèi)徑規(guī)定尺寸加撐開量，沿半卡環(huán)的徑向撐開該半卡環(huán)的切口處，即在半卡環(huán)兩切口內(nèi)表面處將需要矯正的半卡環(huán)撐開，使半卡環(huán)噴前預(yù)先變形到超過正確形狀，或反變形并考慮矯形后回彈以利于內(nèi)縮變形的徹底矯正。通過撐開半卡環(huán)施加預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)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(huán)內(nèi)表面噴丸。將帶著撐桿撐開了的半卡環(huán)水平安放在噴丸機工作臺上，半卡環(huán)隨工作臺轉(zhuǎn)動，按所給噴丸參數(shù)對半卡環(huán)的內(nèi)表面進行噴丸。

噴丸參數(shù)：噴射角度為35°～60°，噴射距離為80～250mm，彈丸流量為10～15Kg/min，彈丸采用S110不銹鋼彈丸或S230不銹鋼彈丸，工作臺轉(zhuǎn)數(shù)為4～10r/min，風(fēng)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(huán)，卸下?lián)螚U即撐桿，停放1h后用游標卡尺測量半卡環(huán)切口徑向尺寸，檢驗噴丸后半卡環(huán)切口處內(nèi)徑徑向尺寸、形狀是否滿足要求，對不合格的半卡環(huán)重復(fù)步驟2和步驟3，對該半卡環(huán)內(nèi)表面再次進行噴丸矯正，直至檢驗合格。

本發(fā)明還通過不同的實施例說明對鋁合金半卡環(huán)零件切口收縮變形超差進行矯正的具體應(yīng)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，不同之處在于各實施例中的工藝參數(shù)。表1是不同實施例的工藝參數(shù)。

表1半卡環(huán)切口變形預(yù)應(yīng)力噴丸矯正工藝參數(shù)

使用本發(fā)明對3種不同內(nèi)徑的鋁合金半卡環(huán)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(yù)應(yīng)力噴丸矯正即達到目的，見表2。操作中使用用直徑φ10mm不銹鋼管制成的撐桿作為撐桿進行預(yù)應(yīng)力，工藝參數(shù)見表1。

表2半卡環(huán)切口變形預(yù)應(yīng)力噴丸矯正前后尺寸