吊耳卡箍質量控制與關鍵工藝研究

武增榮，岳佳宏，連鑫源，李志偉，楊少華，李緒晨

1.山西航天清華裝備有限責任公司 山西長治 046012

2.火箭軍裝備部駐長治地區軍事代表室 山西長治 046012

1 序言

在航天、航空等領域，卡箍是一種常用的標準件，通常連接在各類腔體內部，起到固定和捆扎腔體內線纜、管路等作用。航天行業標準規定：卡箍按材料不同可分為鋁制、鋼制和高分子材料卡箍。在鋼制卡箍中，又可分為結構鋼、工具鋼和彈簧鋼3類卡箍，因其具有較高的彈性，因此多用于反復使用或可靠性要求更高的場合[1]。卡箍斷裂失效時有發生，有些是由于制造工藝問題，出現裂紋、氫脆等斷裂時效，還有些由于設計或采用特種工藝，造成局部應力集中，產生疲勞斷裂失效[2]。

2 實際制作工藝研究

吊耳卡箍屬于氣缸裝置中的重要部件，主要用于固定氣缸的安裝位置，使氣缸能夠吊掛在方箱中。吊耳卡箍由吊耳座和卡箍裝配焊接而成，如圖1所示。其中，卡箍是由厚1mm的鋼板彎制而成，彈性較大。

圖1 吊耳卡箍

目前，該件的裝配是先將卡箍轉到設計角度，然后采用手鉗將卡箍和吊耳座夾緊貼合，再后由焊工進行裝點。裝配需要兩名操作工配合完成，效率低下，焊后還需進行調質、鍍鋅、噴漆。由于裝配受人為因素影響較大，所以裝配角度、貼合效果、產品一致性都不理想。成品經常存在微裂紋（見圖2），產品合格率僅為10%。由于該件年產數量1000余件，所以無論是裝配效率還是產品合格率，都急需改善解決。

圖2 成品存在微裂紋

3 影響因素分析

3.1 零件原材料

選擇符合設計要求并有質量保證的原材料是提升產品質量的重要前提[3]，針對吊耳座和卡箍的零件原材料進行了分析研究。卡箍選用的原材料是45優質碳素結構鋼冷軋鋼帶，執行GB/T 13237—1991《優質碳素結構鋼冷軋薄鋼板和鋼帶》，吊耳座選用的原材料是45優質碳素結構鋼熱軋鋼板，執行GB/T 711—2008《優質碳素結構鋼熱軋厚鋼板和鋼帶》。通常來講，熱軋鋼板內應力較大，容易存在縮孔、夾雜、裂紋和分層等缺陷，這些缺陷需要進行低倍檢查，而在標準中，對低倍檢查不是必檢項目，需供需雙方協議商定。吊耳卡箍焊接后需要進行熱處理及表面處理，由于應力的釋放，因此極容易造成原材料質量缺陷的放大。

3.2 工件一致性

卡箍是采用厚1m m的鋼板手工彎制成形，產品一致性差，在裝配時無法保證卡箍和吊耳座完全貼合，其工件的貼合只是單純的幾個點，容易造成應力集中，且卡箍的開口角度只是靠粗略劃線來保證，因此工件的一致性也就無法保證。

3.3 工件裝配方法

工件在廠內裝配時，為了消除裝配間隙，操作工只能通過使用手鉗夾緊進行裝點（見圖3），至少需要兩名操作工，一名負責夾緊工件，另一名負責點焊。在操作過程中，操作工有可能被焊接飛濺所燙傷。

圖3 裝點操作示意

3.4 檢測方法

工件在焊接完成后未進行有效的無損檢測[4]，在工件生產完成后才發現缺陷，從而造成人員及物資的浪費。

4 調整工藝及采取措施

4.1 選用優質原材料

卡箍選用的原材料是45優質碳素結構鋼冷軋鋼帶，執行GB/T 13237—1991，經查閱相關標準及調研，確認目前該材料是較為優選的。

吊耳座選用的原材料是45優質碳素結構鋼熱軋鋼板，執行GB/T 711—2008。通過查閱其他標準，發現GB/T 699—2015《優質碳素結構鋼》中對低倍檢測有規定要求，即鋼棒的橫截面酸浸低倍試片上不應有目視可見的縮孔、氣泡、裂紋、夾雜、翻皮和白點缺陷。鑒于該情況，對吊耳座的原材料進行了更換，選用直徑為35mm的45圓鋼，從原材料來源上防止缺陷的產生。

4.2 改善工裝裝配

通過設計自定心旋進工裝，能夠保證卡箍與吊耳座的貼合，同時使用工裝裝配，不僅提高產品裝配的一致性，同時還可減少操作人員數量（由兩名減少為一名），保證工件的質量及裝配效率，且減少焊接飛濺對操作人員的傷害。工裝裝配如圖4所示。

圖4 工裝裝配

4.3 增加無損檢測手段

針對工件的結構，選用磁粉檢測作為工件焊后檢測的手段，該檢測不僅考核了焊接質量，還對工件原材料本身也進行了再次復驗，避免工件帶著缺陷流入后續工序，減少了因缺陷件流轉而帶來的經濟損失。

5 結束語

針對吊耳卡箍裝配改進，得出如下優化方案。

1）選擇優質原材料，降低原材料本身導致的缺陷。

2）設計裝配工裝，保證工件裝配一致性及效率，設計自定心工裝，保證工件的貼合以及裝配效率，降低操作人員數量和操作風險。

3）增加焊后無損檢測，避免工件帶著缺陷流轉，減少生產過程中人力和物力的浪費。