針對(duì)雷達(dá)陣面薄板零件化學(xué)溶液浸泡去毛刺的研究

李淑奇 李 明

(西安電子工程研究所 西安 710100)

0 引言

雷達(dá)的天線陣面是多層薄板焊接結(jié)構(gòu)，單層薄板厚度小、開(kāi)縫尺寸小、開(kāi)縫的加工尺寸公差要求高，去毛刺時(shí)陣面易變形、開(kāi)縫易超差[1]。針對(duì)此類(lèi)零件在銑削加工中，去毛刺浪費(fèi)了大量的人力，降低了生產(chǎn)效率、增加了返工率的問(wèn)題[2]，從優(yōu)化去毛刺方法的角度提高去毛刺效率，旨在以應(yīng)用新的去毛刺方法提高去毛刺效率，最終達(dá)到提高加工效率的目的。

目前比較普遍的去毛刺的方法有：研磨去毛刺、刮刀去毛刺、電解去毛刺、化學(xué)去毛刺、高溫去毛刺、滾磨去毛刺等方法[3-4]。研磨和刮刀去毛刺效率低、互換性差、對(duì)于復(fù)雜零件毛刺的去除難度高[5]；電解、高溫及滾磨這三種去毛刺的方法需要專(zhuān)用機(jī)床，費(fèi)用高、消耗大，適用于極精密零件的加工；化學(xué)溶液去毛刺只需要一個(gè)槽子用適合的化學(xué)溶液浸泡適合的時(shí)間即可。

化學(xué)溶液浸泡法去毛刺工序是清潔工件、溶液浸泡、沖洗、烘干，原理是將清洗干凈的金屬零件放在化學(xué)溶液(50°C及以上)中，零件表面金屬將以離子形式轉(zhuǎn)到溶液中，這些離子聚集在工件表面，形成電阻大、導(dǎo)電率小的一層粘液膜，可以對(duì)工件表面形成保護(hù)，避免腐蝕[6]。突出表面的毛刺，不會(huì)得到黏液膜的保護(hù)，從而被腐蝕，達(dá)到去毛刺的效果。其缺點(diǎn)是不同材料需要的溶液成分比例不同，需反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，配比合適的溶液成分。化學(xué)溶液的主要成分是強(qiáng)酸、弱酸、鹽酸二基苯胺和水等按比例配制而成。

1 化學(xué)溶液去毛刺方法的研究與篩選

1.1 化學(xué)溶液去毛刺方法的研究

本文旨在研究化學(xué)溶液方法對(duì)硬鋁(2A12)及防銹鋁(3A21)的去毛刺的溶液成分以及去毛刺效果，針對(duì)這一問(wèn)題，搜集資料并進(jìn)行總結(jié)，目前化學(xué)溶液去毛刺的基本步驟如下：1)零件除油：用堿性溶液或市售液態(tài)香皂水清洗；2)除堿：流動(dòng)凈水沖洗；3)化學(xué)溶液浸泡去毛刺：在一定溫度下，用特定的化學(xué)溶液進(jìn)行浸泡；4)清洗：流動(dòng)凈水沖洗；5)后處理：烘干，軟布擦拭[6]。

1.2 化學(xué)溶液成分

以上這五步是目前化學(xué)溶液去毛刺的基本步驟，其中第三步，化學(xué)溶液浸泡去毛刺是最重要和關(guān)鍵的一個(gè)步驟，浸泡時(shí)間、浸泡溫度、溶液成分在不同參考資料中均存在不同，本文選用如表1所示：

表1 兩種去毛刺溶液成分及溫度時(shí)間對(duì)比

2 實(shí)驗(yàn)計(jì)劃與去毛刺實(shí)驗(yàn)

以天線陣面第一層為例，4.5±0.02×1±0.02

的長(zhǎng)圓孔開(kāi)縫有480個(gè)，每個(gè)開(kāi)縫都要經(jīng)過(guò)3道去毛刺，才能基本將毛刺祛除，而且經(jīng)常由于毛刺未去凈，造成返工，工人在去毛刺工段中費(fèi)時(shí)費(fèi)力。針對(duì)天線陣面長(zhǎng)圓孔開(kāi)縫去毛刺的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)件，如圖1所示：

圖1 針對(duì)天線陣面長(zhǎng)圓孔開(kāi)縫去毛刺的實(shí)驗(yàn)件

關(guān)鍵尺寸及公差要求：

L：1±0.02mm

R1:R=0.5±0.02mm

R2:R=0.5±0.02mm

試驗(yàn)件的厚度以及長(zhǎng)圓孔開(kāi)縫尺寸是基于某雷達(dá)天線陣面第一層的實(shí)際尺寸設(shè)計(jì)，以保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)品具有實(shí)際參考價(jià)值；試驗(yàn)件的右上和右下分別銑了兩個(gè)“7”字型異型孔，以便觀察溶液浸泡去毛刺過(guò)程中，對(duì)棱角的破壞情況，并進(jìn)行分析。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與人工去毛刺對(duì)比

3.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖2 加工后帶毛刺以及人工去毛刺放大圖

試驗(yàn)表格及結(jié)果分析：

表2 方法一去毛刺及棱角浸泡后放大圖

表3 方法一溶液浸泡去毛刺后尺寸(單位：mm)

表4 方法二去毛刺及棱角浸泡后放大圖

表5 方法二溶液浸泡去毛刺后尺寸(單位：mm)

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

1)去毛刺效果對(duì)比：本文中的開(kāi)縫圖均是在影像儀上放大30倍后的視圖效果，由圖2、表2、表4中的圖表可以看出，經(jīng)過(guò)浸泡之后的開(kāi)縫與手工去毛刺相比，對(duì)本體棱角的破壞程度小，直線度更好；由于人工去毛刺對(duì)圓弧段的力度控制不均勻，圓弧段有明顯的破壞棱角的痕跡，溶液浸泡去毛刺效果較人工去毛刺在圓弧段有更大的優(yōu)勢(shì)；經(jīng)過(guò)溶液浸泡過(guò)的工件，大面的平整度較浸泡以前更加平整。

2)對(duì)棱角破壞的對(duì)比：由表2、表4開(kāi)縫的30倍放大圖可以觀察到，棱角處顏色一致，即高度一致，相對(duì)于人工去毛刺對(duì)棱角的破壞要小；對(duì)直角的破壞可以看到，即使經(jīng)過(guò)最長(zhǎng)時(shí)間浸泡的直角的棱角仍有明顯的直角，沒(méi)有出現(xiàn)弧形棱邊。化學(xué)溶液浸泡去毛刺后，不會(huì)對(duì)棱角產(chǎn)生影響。

3)尺寸公差達(dá)標(biāo)率對(duì)比：由表3、表5可以看出，在溶液中浸泡8min工件均可以達(dá)到尺寸公差范圍，且尺寸統(tǒng)一性良好；溶液一浸泡15min和溶液二浸泡45min，去毛刺效果好，統(tǒng)一性良好，可以減小機(jī)械加工尺寸，增加浸泡時(shí)間，達(dá)到更好的去毛刺效果。

4)加工效率對(duì)比：溶液浸泡法去毛刺，可進(jìn)行批量浸泡，以每次浸泡10件為例，加上浸泡后沖洗以及烘干的時(shí)間，10件工件估計(jì)用時(shí)1h；人工去毛刺，目前準(zhǔn)備工時(shí)1h，每件去毛刺工時(shí)為6h30′，10件用時(shí)66h；通過(guò)數(shù)據(jù)的對(duì)比，化學(xué)溶液浸泡法去毛刺，可以將去毛刺的效率提高幾十倍，如果增加批量浸泡的工件數(shù)量，加工效率甚至可以提高上百倍。

5)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)可以得到結(jié)論：溶液一在保溫90±2℃浸泡15min和溶液二在保溫50±2℃浸泡45min均可以達(dá)到良好的去毛刺效果，且無(wú)掉角。將溶液浸泡法應(yīng)用到雷達(dá)陣面開(kāi)縫去毛刺的實(shí)際生產(chǎn)中，在去毛刺質(zhì)量、加工效率、節(jié)約成本各方面都可以得到極大的改善。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)機(jī)加工去毛刺環(huán)節(jié)，旨在提高工作效率，實(shí)現(xiàn)去毛刺的批量生產(chǎn)，同時(shí)保證高尺寸公差，運(yùn)用化學(xué)溶液浸泡去毛刺的方法，進(jìn)行設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、結(jié)果分析，為提高去毛刺效率和批量生產(chǎn)的實(shí)踐生產(chǎn)，提供了理論和實(shí)驗(yàn)支持。

參考文獻(xiàn):

[1] 李喆,李春化,何平,高玉春,陳大任.風(fēng)廓線雷達(dá)天線陣面不平整度對(duì)探測(cè)性能影響分析[J].氣象科技,2015,43(3):349-354.

[2] 黎少輝,紀(jì)海賓,湯文成.小齒輪鑄鋁件去毛刺機(jī)的設(shè)計(jì)[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù),2017,(2):154-156.

[3] 徐支鳳.機(jī)械零件毛刺去除工藝現(xiàn)狀[J].機(jī)床與液壓,2010,38(8):111-113.

[4] 李保國(guó),強(qiáng)俊花.適用于加工中心的去毛刺刀具和方法[J].現(xiàn)代制造工程, 2014,(4):57-59.

[5] 張鵬,張德遠(yuǎn).振動(dòng)研磨去噴孔毛刺實(shí)驗(yàn)[J].機(jī)床與液壓,2007,35(6):49-50.

[6] 邵菲,陳文革.有色金屬制精密零件的化學(xué)去毛刺技術(shù)研究[J].表面技術(shù),2010,39(4):106-109.