一种预应力喷丸矫正铝合金半卡环变形的方法与流程

本发明涉及机械制造领域，具体是涉及一种采用预应力喷丸矫正铝合金半卡环变形的方法。

背景技术：

半卡环是航空机轮活动轮缘固定用的重要受力零件，承受飞机起飞、着陆中巨大的冲击载荷，设计和制造不仅要求半卡环材质具有较高的强度，而且要求半卡环零件具有较高的几何形状和尺寸精度要求，安装在轮毂卡环槽中的一对半卡环必须保证轮胎和轮缘牢靠固定配合在轮毂上，从而保证飞行安全。半卡环是一种半圆环形零件，是由铝合金锻件机械加工成圆环后沿直径切开而成，得到一对半卡环。由于锻件热处理、机械加工等因素，半卡环零件存在不同程度内应力和应力分布不均，生产中总有一些半卡环变形，表现在切口处径向内缩，形状和尺寸满足不了技术要求。半卡环变形不仅给装配带来困难，而且会造成潜在的危险，如配合不到位，使用中由于某种因素就会脱出卡环槽飞掉，造成甩掉活动轮缘和轮胎的严重事故。对于存在变形的半卡环，需要采取措施尽量挽救，满足技术要求，同时，减少不必要的报废损失。

目前，半卡环变形的矫正方法一般采用加压冷矫法。加压冷矫法是在常温下将零件装在校正夹具上，用压力机加压使零件反方向变形，当卸掉压力后，使零件恢复到要求的形状和尺寸。也可用加压热矫法，它是在一定温度下加压进行。这些方法对于一定变形量的半卡环可以矫正到技术要求内，但存在明显的不足，如矫正效率低，对操作者技能要求高，矫正好的零件搁置后有的反弹，热矫要有专门加热设备等。因此，生产中需要开拓新的矫正半卡环内缩变形的方法。

喷丸技术应用已久，主要用于表面强化和薄板成形，也可对一定变形的工件进行喷丸矫形，已有些许报道。

J.夏巴杰(Jack Champaigne)在2001年元月18日标题是“喷丸概述”(Shot Peening Overview)中的6.2节讲到喷丸矫形，但没有给出具体的喷丸矫正方法和工艺参数，也没有涉及铝合金半环形零件变形如何应用喷丸矫形。(Shot Peening Overview,by Jack Champaigne Jan.18,2001，来自网页http://www.shotpeener.com的英文资料)。

《航空工艺技术》1978年09期刊载一七二厂三〇车间彭月友的文章，标题为：“薄壁圆筒形零件校正新方法—喷丸校正”，该文[在《航空工艺技术》上，西安飞机制造公司的彭月友发表了名称为“薄壁圆筒形零件校正新方法喷丸校正”的文章，]介绍了喷丸校正的原理、影响因素、喷射密度的影响、工件刚度的影响等等，并给出了相关的参数。该方法用于薄壁圆筒形钢件，并且变形量在0.05～0.2mm之间的喷丸校正，其中一个示例预应力是在喷丸前用千斤顶顶着筒形工件预先变形再喷丸。但文中对铝合金半环形零件变形如何应用喷丸矫形并未涉及，所述方法和工艺参数仅适用于薄壁圆筒形钢件小变形矫正，不适于壁厚为6～8mm的半圆环形铝合金件，且变形量最大为5mm的工件。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在的不适于壁厚为6～8mm的半圆环形铝合金件，且变形量最大为5mm的工件的不足，本发明提出了一种预应力喷丸矫正铝合金半卡环变形的方法。

本发明的具体过程是：

步骤1，测量半卡环切口变形量。用量具测量半卡环两切口端处相对的内圆径向尺寸；用半卡环切口部位的内径规定尺寸减去测量的实际尺寸，得到半卡环切口变形量。

步骤2，撑开切口。用撑杆将半卡环-切口处撑开以施加预应力，撑开量比切口变形量大10～30％。

所述撑杆的长度等于切口内径规定尺寸加撑开量，沿半卡环的径向撑开该半卡环的切口处将需要矫正的半卡环撑开，使半卡环喷前预先变形到超过正确形状，或反变形并考虑矫形后回弹以利于内缩变形的彻底矫正。

步骤3，喷丸。将带着撑杆撑开了的半卡环水平安放在喷丸机工作台上，半卡环随工作台转动，按所给喷丸参数对半卡环的内表面进行喷丸。

喷丸参数：喷射角度为35°～60°，喷射距离为80～250mm，弹丸流量为10～15Kg/min，弹丸采用S110不锈钢弹丸或S230不锈钢弹丸，工作台转数为4～10r/min，风压为0.4～0.7MPa，阿尔曼试片弧高值为0.25～0.35mm，饱和喷丸覆盖率200％以上。

步骤4，检验。从喷丸机上取下半卡环，卸下撑杆即撑杆，停放1h后用游标卡尺测量半卡环切口径向尺寸，检验喷丸后半卡环切口处内径径向尺寸、形状是否满足要求，对不合格的半卡环重复步骤2和步骤3，对该半卡环内表面再次进行喷丸矫正，直至检验合格。

所述半卡环切口变形是指由于剖切后，环内的应力释放、重新分布，造成半卡环变形，而且在切口端出向内收缩最大。本发明首先测量半卡环切口变形量，即内缩量；然后将半卡环撑开，对半卡环内表面喷丸进行喷丸矫正。

本发明撑开零件在预应力下喷丸，有利于零件往正确方向变形，加快调整零件表层内应力分布，使材料中纤维伸长基本趋于一致，有利于消除变形和恢复形状尺寸并保持稳定，矫正变形效率高，矫正后无回弹，避免超差报废，降低了生产成本。同时，喷丸引入有益的残余压应力，改善了半卡环抗腐蚀性、耐磨性和疲劳寿命。利用现有喷丸设备，不需要复杂工装，操作应用简便易行，产品质量有保证。

附图说明

图1是带有撑杆的半卡环示意图。

图2是本发明的流程图。图中：

1.半卡环；2.撑杆；3.喷丸表面。

具体实施方式

针对航空机轮半卡环切口后收缩变形问题，本发明提出一种预应力喷丸矫正铝合金半卡环内缩变形的方法。具体过程是：

步骤1，测量半卡环切口变形量。所述半卡环切口变形量即半卡环由圆环切开后切口处内径的向内收缩量；所述变形量等于半卡环切口处内径的设计要求尺寸与实际尺寸之差。用量具测量半卡环两切口端处相对的内圆径向尺寸；用半卡环切口部位的内径规定尺寸减去测量的实际尺寸，得到半卡环切口变形量。测量半卡环切口变形量用于下面步骤2确定撑开半卡环的撑开量。所述的量具为游标卡尺。

步骤2，用撑杆将半卡环-切口处撑开以施加预应力，撑开量比切口变形量大10～30％。采用撑杆，所述撑杆是直径为10mm的不锈钢管；撑杆长度等于切口内径规定尺寸加撑开量，沿半卡环的径向撑开该半卡环的切口处，即在半卡环两切口内表面处将需要矫正的半卡环撑开，使半卡环喷前预先变形到超过正确形状，或反变形并考虑矫形后回弹以利于内缩变形的彻底矫正。通过撑开半卡环施加预应力，预应力大小由撑开量决定，撑开量比切口变形量大10～30％。

步骤3，对半卡环内表面喷丸。将带着撑杆撑开了的半卡环水平安放在喷丸机工作台上，半卡环随工作台转动，按所给喷丸参数对半卡环的内表面进行喷丸。

喷丸参数：喷射角度为35°～60°，喷射距离为80～250mm，弹丸流量为10～15Kg/min，弹丸采用S110不锈钢弹丸或S230不锈钢弹丸，工作台转数为4～10r/min，风压为0.4～0.7MPa，阿尔曼试片弧高值为0.25～0.35mm，饱和喷丸覆盖率200％以上。

步骤4，检验。从喷丸机上取下半卡环，卸下撑杆即撑杆，停放1h后用游标卡尺测量半卡环切口径向尺寸，检验喷丸后半卡环切口处内径径向尺寸、形状是否满足要求，对不合格的半卡环重复步骤2和步骤3，对该半卡环内表面再次进行喷丸矫正，直至检验合格。

本发明还通过不同的实施例说明对铝合金半卡环零件切口收缩变形超差进行矫正的具体应用。所述的喷丸矫正过程均与具体实施方式中提出的喷丸矫正过程相同，不同之处在于各实施例中的工艺参数。表1是不同实施例的工艺参数。

表1半卡环切口变形预应力喷丸矫正工艺参数

使用本发明对3种不同内径的铝合金半卡环零件切口收缩变形超差进行矫正，其中的最大超差为10mm。一次预应力喷丸矫正即达到目的，见表2。操作中使用用直径φ10mm不锈钢管制成的撑杆作为撑杆进行预应力，工艺参数见表1。

表2半卡环切口变形预应力喷丸矫正前后尺寸