加強筋成型工藝技術的研究

董秀翠 王亞清 朱永勝

（中航工業哈爾濱東安發動機（集團）公司制造工程部，黑龍江 哈爾濱 150066）

1 概述

金屬零件T37014的材料為GH4169，零件中間局部成型出一個高7.5，寬6mm左右的加強筋（見圖1），由于該材料材料強度大，采用普通的旋壓技術在車床上成型，材料局部受力，加強筋部分的材料厚度變薄甚至開裂，無法保證零件質量。本文針對上述問題采取了一系列的措施，使問題得到解決。

圖1

2 確定初步的工藝方案

通過對T37014的零件結構進行分析，初步確定三種方案如下：

2.1 T37014的工藝方案為下料——滾圓——氬弧焊——鉗工打磨焊道——消除應力——校圓——車工旋壓——車端面——檢驗。

2.2 T37014的工藝方案為下料——滾圓——氬弧焊——鉗工打磨焊道——消除應力——校圓——漲型——車端面——檢驗。

2.3 T37014的工藝方案為下料——滾圓——氬弧焊——鉗工打磨焊道——消除應力——校圓——旋壓機旋壓——車端面——檢驗。

方案（1）是采用車床進行旋壓成型，優點是零件的成型情況可以隨時進行檢驗，能夠有效地控制零件尺寸，并且可以分幾次進行成型。缺點是損壞機床的精度，并且零件成型部位經過多次成型材料容易減薄。方案（2）是板材成型的通用方法，但是由于零件成型部位的加強筋的高度較大，而且在整個零件的中間，材料的流動性不好，容易產生裂紋。方案（3）是最理想的成型方案但是由于生產車間沒有旋壓機無法進行。通過上述方案的比較，與相關人員進行協商，決定采用第（1）種工藝方案。

首次進行試加工時，加強筋成型部分的尺寸的高度131成型不到位，僅有125左右，零件的材料為GH4169，強度很大，無法在徑向加力，首次試加工失敗。后經過與設計、工藝和熱處理工藝人員一起探討降低原材料的強度的方法，在成型之前增加固溶工序，并且分3次進行旋壓，先將零件固溶后第一次旋壓將加強筋的高度成型到123，然后將零件進行固溶處理，進行第二次旋壓，將零件的成型尺寸加工到128，再將零件進行固溶處理，將零件旋壓到最終尺寸。

通過采取上述措施，將零件固溶后分步成型，零件尺寸基本達到了要求，經過測量，零件的成型部分的壁厚僅有0.5，減薄了一半，無法滿足工藝要求，進行進一步實驗時，發現零件的加強筋的成型部分出現裂紋。

3 對零件的加工過程中存在的質量問題進行工藝研究

零件壁厚減薄和裂紋問題：經過工藝試驗和對零件的型面進行分析發現成型部位R僅有3～4mm，兩面的直壁部分為25mm，零件的材料流動性較差，成形過程全部靠材料變薄來實現，材料成型過程中達到塑性變形的極限造成材料破裂，造成零件裂紋。

針對上述問題將工藝路線進行調整，更改的過程中首先要考慮零件的材料流動性，保證零件的成型順利。增加材料的流動性有兩種方案，一是增加圓角半徑，二是減少摩擦，降低壓邊力。根據上述兩條要求來完善工藝路線，首先考慮加大圓角半徑，但是加大初成型的圓角半徑，第二次成型便不能在車床上面加工，只能改在車間的自制旋壓機上面加工，最后再用旋壓夾具成型出最終尺寸。根據上述成型方法，自行設計了旋壓夾具，第一次成型出的R由3改為8，增加材料的流動性，然后再校正R，保證最終尺寸，夾具圖如下。

第一次車床成型夾具如圖2。

圖2

旋壓機用夾具如圖3。

圖3

4 進行試驗驗證

自制工裝到位后，進行試生產，首先下了兩種纖維方向的毛料，一種是沿著圓周方向的，另外一種是沿軸線方向，并分別作出標記。從前幾次的加工經驗得出零件主要靠材料變薄得到，下料尺寸由80改為60，減少零件的變形阻力，增加零件的流動性，便于零件成型。

通過試驗，發現纖維方向沿圓周方向的原材料，在旋壓時出現裂紋。而另外的纖維方向沿圓周的原材料的成型尺寸滿足尺寸要求，無裂紋產生。零件的壁厚減薄到0.8mm，符合設計要求。

結語

通過T37014的成型工藝攻關摸索出一套關于材料為GH4169的成型工藝，完善了工藝規程，克服了零件在生產過程中的壁厚減薄和裂紋的質量問題，產品的合格率提高到95%以上，為新品研制的順利進行奠定了基礎，也為今后類似零件的生產提供了經驗和技術支持。

[1]劉東雷.高光無痕注射成型工藝技術研究[M].南昌：南昌大學，2010.