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        某機(jī)前封嚴(yán)環(huán)蜂窩多余物控制研究

        2022-07-22 08:03:26陳金平劉興宇
        關(guān)鍵詞:殘留物清洗劑電火花

        高 瑾 陳金平 劉興宇

        (1.空裝西安局某軍事代表室,西安 710021;2.西安航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)有限公司,西安 710021)

        航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子部件和靜子部件之間的氣流密封,常采取蜂窩結(jié)構(gòu)密封[1]。蜂窩在加工和清洗過程中必定會(huì)產(chǎn)生多余物進(jìn)入蜂窩晶格。當(dāng)晶格較小、深度較大時(shí),進(jìn)一步增大了清洗難度。某型發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室中的重要部件前封嚴(yán)環(huán)包含4 層蜂窩,蜂窩晶格小(邊距尺寸為0.8 mm),蜂窩深約35 mm。本文重點(diǎn)研究如何有效對(duì)蜂窩晶格多余物進(jìn)行控制和清理。

        1 前封嚴(yán)環(huán)蜂窩簡介

        前封嚴(yán)環(huán)屬于燃燒室中的重要部件,起氣封作用,確保發(fā)動(dòng)機(jī)效率和冷卻效果。所以,設(shè)計(jì)上在其內(nèi)孔通過電子束焊焊接了4 層蜂窩,再利用電火花磨削,將內(nèi)徑方向加工至設(shè)計(jì)圖尺寸,以保證其與轉(zhuǎn)子的間隙要求。前封嚴(yán)環(huán)結(jié)構(gòu)實(shí)物,見圖1。在加工過程中,要將零件整體放置在容易產(chǎn)生殘留物的溶液中。加工完成后,需清理蜂窩。蜂窩為小晶格結(jié)構(gòu),蜂窩材料為GH536,蜂窩晶格邊距為0.8 mm,蜂窩壁厚為0.5 mm,蜂窩深約為35 mm。蜂窩結(jié)構(gòu)見圖2。

        2 前封嚴(yán)環(huán)蜂窩清理難點(diǎn)

        2.1 蜂窩晶格尺寸小

        前封嚴(yán)環(huán)包含4 層蜂窩,蜂窩為小晶格結(jié)構(gòu),蜂窩材料為GH536,蜂窩晶格邊距為0.8 mm,蜂窩壁厚為0.5 mm,蜂窩深約為35 mm。因蜂窩層數(shù)多,晶格邊距小,手工鉗工去除的方式效率低。然而,蜂窩壁厚僅為0.5 mm,采用振動(dòng)光飾等高效去除方式極易導(dǎo)致蜂窩壁變形坍塌,故不可取[2-10]。

        2.2 多余物成分多樣性

        前封嚴(yán)環(huán)加工工藝過程長,蜂窩內(nèi)的多余物可能是在電火花蜂窩處產(chǎn)生,也可能是在磨蜂窩前的機(jī)械加工處產(chǎn)生,還可能是在后續(xù)的清洗工序清洗液殘留處產(chǎn)生[11]。因此,需要知道蜂窩多余物的成分,以便采取合適的方式去除多余物和規(guī)避多余物的產(chǎn)生。

        3 前封嚴(yán)環(huán)蜂窩多余物控制

        3.1 磨蜂窩加工過程分析

        磨蜂窩前的所有機(jī)械加工工序中,用防護(hù)膠帶防護(hù)蜂窩,防止機(jī)械加工過程中多余物進(jìn)入蜂窩。用電火花磨加工代替正常磨加工,可減少磨加工過程中多余物的產(chǎn)生。磨加工后安排一道清理工序和兩道清洗工序,減少多余物的產(chǎn)生,其中清理工序?yàn)殂Q工去除電火花加工中的黑斑。第一道清洗工序?yàn)榉涓C雜質(zhì)及殘留物。第二道清洗工序?yàn)槌暡ㄇ逑?,主要作用是將第一道清洗工序的清洗劑清洗干凈[12-14]。

        具體主要工藝過程如下:機(jī)械加工(對(duì)蜂窩防護(hù))→磨蜂窩→鉗工清理蜂窩→清洗蜂窩雜質(zhì)及殘留物→超聲波清洗→檢查蜂窩→檢驗(yàn)→清洗、油封、入庫。

        3.2 蜂窩多余物成分確定

        為找到殘留物產(chǎn)生的原因,先從殘留物的成分出發(fā),利用pH 試紙檢查殘留物殘?jiān)芤?,發(fā)現(xiàn)殘留物為弱堿性。從前封嚴(yán)環(huán)的加工工藝入手,逐個(gè)分析工序,特別是使用堿性溶液或者堿性輔助材料的工序,以期找到殘留物產(chǎn)生的工序及原因,便于從工序入手進(jìn)行殘留物的控制及清除工作[15-24]。

        通過pH 試紙?jiān)囼?yàn)后分析,蜂窩表面白色或黃褐色物體殘留應(yīng)為堿性清洗劑殘留。堿性清洗劑殘留在某個(gè)使用堿性清洗劑或者堿性輔助材料工序完成后,以液體形式存在于蜂窩的各個(gè)地方,特別是倒角處。隨著自然干燥,在經(jīng)過一定時(shí)間后,堿性清洗劑析出變成固體殘留粘在零件表面。綜上所述,堿性清洗劑或者堿性輔助材料的使用,導(dǎo)致零件蜂窩表面有堿性殘留物的存在。

        經(jīng)過分析該零件的加工工藝,該零件在加工過程中沒有使用到堿性輔助材料,如堿性的清洗劑等??梢?,堿性殘留物的發(fā)生只能是在工序的清洗過程中產(chǎn)生的。

        對(duì)兩道清洗工序進(jìn)行調(diào)查,發(fā)現(xiàn)磨蜂窩清理后的第一道清洗工序使用的清洗液成分為堿性清洗劑。該工序清洗的主要作用是將蜂窩內(nèi)部的殘留物清洗干凈。第二道清洗工序?yàn)槌暡ㄇ逑?,主要作用是將第一道清洗工序的清洗劑清洗干凈。超聲波清洗使用的液體為中性,故多余物主要為第一道清洗工序的堿性清洗劑殘留。

        3.3 蜂窩多余物清洗控制方案

        經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),該殘留物在80 ~150 ℃時(shí)析出,變成沒有黏性的粉末。因此,通過增加加溫爐烘烤的方式可以將零件蜂窩內(nèi)部的殘留堿性清洗劑烘干,從而消除殘留堿性清洗劑析出到蜂窩表面的問題[25-29]。

        按照試驗(yàn)流程,先確定前封嚴(yán)環(huán)是否可以承受80 ~150 ℃而不會(huì)造成零件的損傷,發(fā)現(xiàn)該零件在中轉(zhuǎn)熱處理進(jìn)行20 工序真空時(shí)效時(shí),溫度在600 ~775 ℃??梢?,烘烤的溫度80 ~150 ℃不會(huì)對(duì)零件產(chǎn)生任何影響。此外,通過正交對(duì)比試驗(yàn)[6],確定具體的溫度范圍及烘烤的時(shí)間。如表1 所示,其中溫度范圍按照車間現(xiàn)有加熱爐的溫度范圍分為80 ~100 ℃、100 ~140 ℃和140 ~150 ℃。經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),編號(hào)為7 的參數(shù)清除效果最好,執(zhí)行起來最經(jīng)濟(jì),故選定此參數(shù)。

        4 改進(jìn)效果及應(yīng)用推廣

        經(jīng)過跟蹤統(tǒng)計(jì)改進(jìn)實(shí)施后的加工及入庫情況可知,自改進(jìn)至今共入庫600 余件,均未發(fā)生有蜂窩多余物問題。該技術(shù)已推廣應(yīng)用于其他系列機(jī)型的前封嚴(yán)環(huán)蜂窩,均未出現(xiàn)蜂窩多余物問題。

        5 結(jié)語

        通過在磨蜂窩前對(duì)蜂窩進(jìn)行防護(hù),可防止機(jī)械加工過程中多余物進(jìn)入蜂窩。用電火花磨加工代替正常磨加工,可減少磨加工過程中多余物的產(chǎn)生。磨加工后,建議安排一道清理工序和兩道清洗工序。最終,采取加溫爐烘烤的方式,可杜絕前封嚴(yán)環(huán)蜂窩多余物問題的發(fā)生。

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