加强筋成型工艺技术的研究

摘 要：本文是通过对T37014的加强筋成型的难点进行分析研究，制定适当的工艺方案，并对工艺过程出现的问题提出有效的解决方案，从而为今后类似这种高温合金等高强度材料零件的冲压成型工艺技术提出了较为成功的经验。

关键词：加强筋；成型；旋压；工艺方案；裂纹

中图分类号：U26 文献标识码：A

1 概述

金属零件T37014的材料为GH4169，零件中间局部成型出一个高7.5，宽6mm左右的加强筋（见图1），由于该材料材料强度大，采用普通的旋压技术在车床上成型，材料局部受力，加强筋部分的材料厚度变薄甚至开裂，无法保证零件质量。本文针对上述问题采取了一系列的措施，使问题得到解决。

2 确定初步的工艺方案

通过对T37014的零件结构进行分析，初步确定三种方案如下：

2.1 T37014的工艺方案为下料——滚圆——氩弧焊——钳工打磨焊道——消除应力——校圆——车工旋压——车端面——检验。

2.2 T37014的工艺方案为下料——滚圆——氩弧焊——钳工打磨焊道——消除应力——校圆——涨型——车端面——检验。

2.3 T37014的工艺方案为下料——滚圆——氩弧焊——钳工打磨焊道——消除应力——校圆——旋压机旋压——车端面——检验。

方案（1）是采用车床进行旋压成型，优点是零件的成型情况可以随时进行检验，能够有效地控制零件尺寸，并且可以分几次进行成型。缺点是损坏机床的精度，并且零件成型部位经过多次成型材料容易减薄。方案（2）是板材成型的通用方法，但是由于零件成型部位的加强筋的高度较大，而且在整个零件的中间，材料的流动性不好，容易产生裂纹。方案（3）是最理想的成型方案但是由于生产车间没有旋压机无法进行。通过上述方案的比较，与相关人员进行协商，决定采用第（1）种工艺方案。

首次进行试加工时，加强筋成型部分的尺寸的高度131成型不到位，仅有125左右，零件的材料为GH4169，强度很大，无法在径向加力，首次试加工失败。后经过与设计、工艺和热处理工艺人员一起探讨降低原材料的强度的方法，在成型之前增加固溶工序，并且分3次进行旋压，先将零件固溶后第一次旋压将加强筋的高度成型到123，然后将零件进行固溶处理，进行第二次旋压，将零件的成型尺寸加工到128，再将零件进行固溶处理，将零件旋压到最终尺寸。

通过采取上述措施，将零件固溶后分步成型，零件尺寸基本达到了要求，经过测量，零件的成型部分的壁厚仅有0.5，减薄了一半，无法满足工艺要求，进行进一步实验时，发现零件的加强筋的成型部分出现裂纹。

3 对零件的加工过程中存在的质量问题进行工艺研究

零件壁厚减薄和裂纹问题：经过工艺试验和对零件的型面进行分析发现成型部位R仅有3～4mm，两面的直壁部分为25mm，零件的材料流动性较差，成形过程全部靠材料变薄来实现，材料成型过程中达到塑性变形的极限造成材料破裂，造成零件裂纹。

针对上述问题将工艺路线进行调整，更改的过程中首先要考虑零件的材料流动性，保证零件的成型顺利。增加材料的流动性有两种方案，一是增加圆角半径，二是减少摩擦，降低压边力。根据上述两条要求来完善工艺路线，首先考虑加大圆角半径，但是加大初成型的圆角半径，第二次成型便不能在车床上面加工，只能改在车间的自制旋压机上面加工，最后再用旋压夹具成型出最终尺寸。根据上述成型方法，自行设计了旋压夹具，第一次成型出的R由3改为8，增加材料的流动性，然后再校正R，保证最终尺寸，夹具图如下。

第一次车床成型夹具如图2。

4 进行试验验证

自制工装到位后，进行试生产，首先下了两种纤维方向的毛料，一种是沿着圆周方向的，另外一种是沿轴线方向，并分别作出标记。从前几次的加工经验得出零件主要靠材料变薄得到，下料尺寸由80改为60，减少零件的变形阻力，增加零件的流动性，便于零件成型。

通过试验，发现纤维方向沿圆周方向的原材料，在旋压时出现裂纹。而另外的纤维方向沿圆周的原材料的成型尺寸满足尺寸要求，无裂纹产生。零件的壁厚减薄到0.8mm，符合设计要求。

结语

通过T37014的成型工艺攻关摸索出一套关于材料为GH4169的成型工艺，完善了工艺规程，克服了零件在生产过程中的壁厚减薄和裂纹的质量问题，产品的合格率提高到95%以上，为新品研制的顺利进行奠定了基础，也为今后类似零件的生产提供了经验和技术支持。

参考文献

[1]刘东雷.高光无痕注射成型工艺技术研究[M].南昌：南昌大学，2010.