GH4145合金薄壁套管成形工藝研究

楊茜+劉建平+李威

一、成形工藝方案設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與材料性能分析

GH4145合金套管結(jié)構(gòu)如圖所示，毛料為Φ25.8×0.4的薄壁管，所有尺寸未標(biāo)注公差，均可按HB5800-1999給定公差，考慮到配合要求，工藝給定圓弧頂點(diǎn)直徑尺寸Φ28公差為±0.1。GH4145合金強(qiáng)度高，變形抗力大，零件成型后回彈量大，要保證零件成形后的尺寸精度，難度很大。

2、工藝方案設(shè)計(jì)

經(jīng)過分析，課題組制定了滾壓成形工藝方案，即在車床上用滾刀將管子滾壓至模具型槽內(nèi)成形，如圖2所示。由于零件整體變形量較小，管壁厚減薄量預(yù)估不會大于0.06（按HB5800-1999規(guī)定，允許的最小壁厚為0.3），可實(shí)際加工后測量。主要工藝路線如下：下料→滾壓→車擴(kuò)口端→去毛刺→檢驗(yàn)

二、工藝驗(yàn)證

1、滾壓成形

根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)制造了車床專用的滾壓模具和滾刀，并開展了滾壓成形工藝試驗(yàn)。由于滾刀弧段半徑要小于模具弧段，在滾壓過程中需要工人手動調(diào)整滾刀與模具的貼合，受模具結(jié)構(gòu)影響此過程不可視。在實(shí)際試驗(yàn)過程中，就出現(xiàn)由于貼合不好，滾壓后未達(dá)到名義尺寸情況，而且尺寸精度不穩(wěn)定，合格率不高，初次加工6件，僅有2件尺寸進(jìn)入公差范圍。

分析認(rèn)為，滾壓成形方式可加工出符合設(shè)計(jì)圖紙要求的套管零件，試驗(yàn)過程合格率偏低，但若批量增加時(shí)，工人逐漸掌握加工技巧后，合格率會有所提升。

2、設(shè)計(jì)調(diào)整

在技術(shù)研究過程中設(shè)計(jì)部門對圖紙進(jìn)行了更改，主要改動為明確了圓弧頂點(diǎn)直徑尺寸Φ28的公差，改后尺寸為Φ280+0.1。公差相對壓縮一半，對于原本合格率就偏低的滾壓成形方法來說，經(jīng)濟(jì)性更差，有必要調(diào)整成形方法。

3、成形工藝方案改進(jìn)

課題組經(jīng)過認(rèn)真討論和仿真分析驗(yàn)證，調(diào)整滾壓工藝為了聚氨脂脹形工藝。相對傳統(tǒng)凸凹金屬模具沖壓成形而言，聚氨脂脹形屬于柔性半模成形，具有壓力均勻，貼模效果好，成形精度高的優(yōu)點(diǎn)，可以滿足套管零件成形要求。改進(jìn)工藝路線：下料→脹形→車擴(kuò)口端→去毛刺→線切割→去重熔層→檢驗(yàn)

4、改進(jìn)工藝驗(yàn)證

根據(jù)方案設(shè)計(jì)制造了脹形模具，完成了脹形試驗(yàn)。 試驗(yàn)結(jié)果很理想，試加工6件，尺寸Φ28最終控制在公差范圍內(nèi)，脹形后最小壁厚0.36，所有尺寸符合設(shè)計(jì)圖要求。其中，脹形尺寸是通過調(diào)整油壓機(jī)壓力實(shí)現(xiàn)的，前3個(gè)零件壓力偏大，適當(dāng)降低后即可加工出合格零件。

三、結(jié)論

課題組經(jīng)過一年多技術(shù)研究，在設(shè)計(jì)提高尺寸精度的情況下，先后開展了滾壓成形和聚氨脂脹形工藝研究，均加工出合格零件，取得顯著效果。其中聚氨脂脹形工藝成形精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定，且加工效率及成本均優(yōu)于滾壓成形，可快速形成批量生產(chǎn)能力。

作者簡介：

楊茜，女（1980.03），機(jī)械設(shè)計(jì)及制造專業(yè)，高級工程師，2003年畢業(yè)于沈陽航空航天大學(xué)。自畢業(yè)至今一直從事航空發(fā)動機(jī)導(dǎo)管成型加工研究。