淺談某機白銅環加工工藝方法

方連軍 高獻娟

摘 要：白銅環零件是三、四代發動機低壓渦輪部分的部件之一，以往加工中存在嚴重的變形，不能滿足釬焊的質量要求，零件的返工率高，為解決零件加工過程中的瓶頸，提高零件的加工質量和加工效率，通過重新梳理零件加工路線，優化加工方法，設計專用的車加工夾具，零件的返修率由80%降低至0，大大提高了零件的加工質量，為后續零件的加工提供了保障。

關鍵詞：白銅環 變形 工藝改進 加工效率 加工質量

中圖分類號：TG45 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）05（c）-0057-02

白銅環零件是三、四代發動機低壓渦輪部分的部件之一，主要釬焊于低壓渦輪導向器等部件內，用于加工封嚴壁齒。零件加工過程中變形嚴重，由于一個整環加工后分成4瓣，其中一瓣報廢，這就造成不同批次的零件在組合件中組成一個封閉的環，由于各不同環瓣的公差不完全一致，在組合件釬焊時，零件的返修報廢率極高，延誤生產周期，急待解決[1-3]。

1 設計要求

某機的白銅環零件如圖1所示，是直徑220～420的環形零件，設計允許分瓣加工，為方便后續的釬焊，工藝中將零件分為4瓣組成一個零件，由于釬焊的要求，零件4瓣歸圓后，直徑尺寸公差控制在0.2以內，內外徑的互差0.1以內，4瓣零件中不允許存在焊縫。因此將一個整環進行線切割4瓣后，帶焊縫的一瓣將報廢無法使用，為保證零件的整圓必須將不同的瓣組成一臺份的零件。因為白銅環的強度較低，零件容易變形，要保證不同的環加工出的瓣尺寸的一致性是零件加工的主要關鍵問題。

2 加工零件以來存在的主要問題

至零件加工以來，主要存在以下設計、工藝、加工等技術問題。

（1）零件強度低，加工后厚度不均。

（2）線切割后報廢率高。

（3）焊縫處焊接變形嚴重。

3 工藝分析及優化改進

針對以上問題，從可能影響零件的所有方面進行逐一排查，進行工藝、工裝、焊接參數等一系列的改進和優化。

3.1 白銅環材料與零件類型分析

白銅的材料牌號B-19，是銅鎳二元合金，在各種腐蝕介質中的化學穩定性良好。合金具有足夠的塑性，可以滿意地進行冷、熱加工。白銅環一般是渦輪導向器內的封嚴壁齒，由板材或鍛件扇型塊釬焊至高溫合金中。在組合件中加工成封嚴壁齒。零件的強度較低，容易變形，加工質量較高。

3.2 設備

所用到的主要設備有：氬弧焊機MILER-350、普通臥車CA6140、激光切割機線切割機等。

3.3 工藝

3.3.1 原主要的工藝流程

工藝中采用厚板成型焊接的方式，采用10 mm厚板成形，成形后采用板料切條的焊絲進行氬弧焊接。焊接后在滾床上校正零件的圓度不大于1.0。用四爪卡盤，車加工端面及外圓，在花盤上車加工內圓，在四爪卡盤上車加工另一端面

粗加工端面及基準，在焊縫位置鉆φ4孔，用于區別此處有焊縫，加工外徑，加工內徑，保證零件的厚度要求；加工另一端面保證高度尺寸；線切割將零件分為4瓣，修整后提交半成品庫，因為每個零件只能出3瓣，所以每次投料未必是整臺份，為避免浪費，增加入庫工序。按生產計劃零件修配配臺，設計制造模擬組件裝配的零件，挑選配臺，捆綁周轉。以達到組件釬焊的要求。

3.3.2 工藝加工過程中存在的主要問題

（1）零件的強度低，在加工中各環的差異大，各環形件在切瓣后，帶焊縫的1/4瓣報廢，在組合時，由不同環上各瓣組成1個整環進行釬焊，由于厚度不均勻造成返修和報廢。

（2）零件整環車加工后，用線切割切成4瓣，焊縫部位報廢，由于車加工后零件的焊縫不明顯，無法正確辨認。

（3）零件分瓣后，1瓣報廢，由于來料等原因，不能保證按臺份投產，往往造成不必要的報廢。

3.3.3 工藝優化

針對以上分析，影響零件報廢和返修的主要原因是零件車加工時各環尺寸不一致，由于白銅材料的強度不高，零件容易變形，四爪卡盤的二次裝夾，無法精確找正。針對以上的分析采取以下技術方案。

（1）對于零件車加工后焊縫位置無法明顯辨認，在工藝中增加防錯措施，在零件焊接完成后，增加鉆孔工序，在焊縫位置鉆φ4小孔，零件完成車加工，線切割切成4瓣，將帶孔的位置報廢，辨認明顯，達到防錯效果。

（2）零件用三爪卡盤車加工外圓及內圓，零件存在二次找正，由于零件的強度不高，車加工后零件的厚度不均勻，調整工藝，先加工工藝基準臺階，自由狀態下零件一次找正加工內外圓，提高各零件加工尺寸的一致性。

（3）針對生產整臺交付的問題，將原工藝規程分為下料及裝配兩本工藝，即按下料工藝規程加工的零件按瓣入本單位半成品庫，裝配工藝零件后，模擬零件的裝配情況進行零件選配后捆綁周轉，按臺份入成品庫房。

4 零件加工

通過工藝的優化調整，確定了合理的工藝路線及加工方法。實現了自由狀態加工，減少了零件后續裝配及焊接的應力。通過試驗加工，完成了3個零號，平均4臺份零件的加工，零件合格率100%，無返修及報廢。大大提高了零件的加工質量，減少了零件的返修。

5 結語

通過以上的工藝優化，工藝方法可行、有效，提高了白銅環零件的制造質量，提高了零件的一致性，達到零件合格率100%，無返修及報廢，達到了精益制造的目的，為類似零件的加工制造提供了一套合理優化的工藝路線及加工方法。實現了“自由狀態無應力加工”的理念。

參考文獻

[1] 孔慶吉，杜靜，曲伸，等.發動機白銅蓖齒封嚴環結構釬焊技術[J].第十五屆中國科協年會第13分會場：航空發動機設計、制造與應用技術研討會論文集.2013.

[2] 孔慶吉，桓恒，劉杰，等.發動機白銅氣封鑲塊薄壁結構的釬焊[J].中國新技術新產品，2010（21）：138.

[3] 林發仙，王建榮，翟輝，等.白銅封嚴篦齒環真空釬焊工藝[J].焊接，2016（3）：65-68.