摘 要：本文對于齒輪箱用底板端蓋的鑄件廢品問題進(jìn)行了分析，提出了工藝改進(jìn)方案，改進(jìn)了設(shè)計(jì)圖紙及技術(shù)要求，主要對于新的改進(jìn)方案的加工工藝進(jìn)行了分析，解決了零件廢品問題，降低了生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：底板；鑄造；焊接；工藝改進(jìn)

我公司齒輪箱用底板端蓋，其毛坯采用鑄造工藝生產(chǎn)，然后進(jìn)行機(jī)械加工。在齒輪箱上，底板的作用是避免齒輪零件外露，同時(shí)在底板與箱體的接觸部分涂有密封膠，以便防止齒輪箱漏油。由于底板壁薄，在毛坯鑄造過程中極易出現(xiàn)縮孔等缺陷而產(chǎn)生廢品，甚至有時(shí)缺陷是在機(jī)械加工過程中、齒輪箱使用過程中出現(xiàn)，因此造成了重大的經(jīng)濟(jì)損失。

1 改進(jìn)方案分析

為解決鑄造毛坯廢品問題，我們考慮采用其他加工工藝制造底板毛坯。由于底板工件是一中類似于槽型工件，鍛件肯定浪費(fèi)材料，因此我們考慮采用焊接工藝制造底板毛坯。其優(yōu)點(diǎn)有：第一，焊接件不需要制作木模型，節(jié)省了木模費(fèi)用，節(jié)約了制模時(shí)間，縮短了生產(chǎn)周期；第二，焊接件的機(jī)械性能及彈性模量均高于鑄件。底蓋原來的材料采用HT200，機(jī)械強(qiáng)度要求不高，灰鐵的抗拉強(qiáng)度與壁厚有關(guān)，同一牌號(hào)的灰鐵不同壁厚會(huì)有不同的抗拉強(qiáng)度。底板的厚度大部分是15mm，其抗拉強(qiáng)度為大于等于195MPa。與此相對應(yīng)，我們選用Q235鋼板進(jìn)行焊接，原因是：第一，Q235材料強(qiáng)度完全可滿足要求；第二，Q235焊接性能優(yōu)良，應(yīng)用廣泛，成本較低。兩種材料的機(jī)械性能及彈性模量見表1。

2 設(shè)計(jì)圖紙、技術(shù)要求的改進(jìn)分析

2.1 設(shè)計(jì)圖紙的改進(jìn)

設(shè)計(jì)圖紙的改進(jìn)如圖1、圖2所示，底板端蓋毛坯的底板1.4部分厚度由15mm變?yōu)?0mm，其中1部分選用12mm厚鋼板，保留2mm機(jī)加工余量。側(cè)板2由15mm變?yōu)?mm，側(cè)板3由15mm變?yōu)?0mm，∮60的凸起部分去掉，因此改進(jìn)后的毛坯重量由27.2kg降為15.8kg，重量降低11.4kg，毛坯生產(chǎn)成本降低54.50元/件，詳見表2。為了便于加工，鑄造圓角改為10X45°倒角，此倒角在鋼板切割時(shí)可加工完成。

2.2 新的技術(shù)要求

為了適應(yīng)焊接制造，技術(shù)要求做了相應(yīng)的改進(jìn)，具體為：

（1）采用E500/（GB5117）焊條連續(xù)焊縫，焊后去應(yīng)力處理，焊縫清理干凈。

（2）焊縫不允許有氣孔、夾渣、裂紋、未焊透等缺陷。

（3）焊前各子件的加工表面和切割面的表面粗糙度為Ra25?m。 （4）除有效的焊縫外，其余焊縫高度為鋼板厚度的一半。

（5）進(jìn)行噴砂處理，內(nèi)外非加工表面噴涂環(huán)氧底漆。

（6）用煤油做滲漏試驗(yàn)，不得有滲漏現(xiàn)象。

3 焊接加工工藝分析

3.1 鋼板切割

鋼板切割采用數(shù)控火焰切割方式進(jìn)行，零件厚度及材質(zhì)應(yīng)符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)規(guī)定。鋼板切割后必須進(jìn)行外觀處理，并符合如下要求：

（1）所有切割表面的氧化物必須清理干凈。

（2）最終加工表面必須光滑、無分層、裂紋等缺陷，棱角平滑。

（3）切割完成后，應(yīng)進(jìn)行切割變形的檢查，當(dāng)變形量過大時(shí)應(yīng)進(jìn)行調(diào)形處理。

3.2 焊接工藝

對于底板的焊接，我們有下列要求：

（1）主體焊接采用氣體保護(hù)焊，局部焊縫可采用手工電弧焊等焊接方法。

（2）所有坡口表面及近縫區(qū)必須清潔、無鐵銹、油污等有害雜質(zhì)。

（3）應(yīng)盡量避免使用砂輪機(jī)修磨焊縫表面，不允許使用砂輪機(jī)清除飛濺。

（4）應(yīng)盡可能采用平角縫位置焊接。

（5）焊接順序應(yīng)保證最小變形和成型質(zhì)量。

（6）所有焊縫必須進(jìn)行完整連續(xù)的周邊焊，保證接頭質(zhì)量和外觀質(zhì)量。

（7）焊接時(shí)應(yīng)根據(jù)焊縫及材料的拘束度、環(huán)境溫度、碳當(dāng)量、構(gòu)件厚度等因素決定是否增加預(yù)熱要求。

3.3 熱處理工藝

焊接件在焊接過程中產(chǎn)生的應(yīng)力是非常大的，焊接剛開始時(shí)，焊縫處迅速升溫，周圍區(qū)域溫度較低，阻礙焊縫的迅速膨脹，焊縫受到壓應(yīng)力，焊接過程結(jié)束后，焊接件開始冷卻，等到過了塑性變形的溫度，由于焊縫與周圍的冷卻速度不一致，焊縫開始受到拉應(yīng)力，直到室溫。此時(shí)焊縫處材料所受的拉應(yīng)力接近材料的屈服極限，必須及時(shí)消除內(nèi)應(yīng)力，否則焊接件后變形，甚至開裂。去應(yīng)力的方式有：自然時(shí)效、熱時(shí)效及振動(dòng)失效。根據(jù)工件的特點(diǎn)，我們采用熱時(shí)效來消除焊接應(yīng)力。對于去應(yīng)力熱處理，要求如下：

（1）采用燃油、電或燃?xì)饧訜釥t內(nèi)加熱方式進(jìn)行消應(yīng)力處理。

（2）工件經(jīng)最終尺寸檢驗(yàn)、焊接檢驗(yàn)及煤油試漏檢驗(yàn)合格后進(jìn)行去除應(yīng)力熱處理。

（3）熱處理后不得對工件進(jìn)行補(bǔ)焊。

（4）工件裝爐方式合理，以防止其受熱變形。

（5）熱處理工藝，焊接件由室溫均勻加熱至550±10℃，保溫1-2小時(shí)，降溫時(shí)速度不得大于80℃/h，工件出爐溫度≤150℃，爐內(nèi)溫差不得大于±10℃，嚴(yán)禁使用水冷降溫。

3.4 焊接件質(zhì)量檢驗(yàn)

焊接毛坯需要進(jìn)行外觀質(zhì)量、外形尺寸及焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)。焊接件的外觀質(zhì)量、外形尺寸應(yīng)符合圖紙要求。焊接件焊縫必需進(jìn)行焊渣清理，材料裁切口必須整齊，表面無明顯缺陷和磕碰，表面和內(nèi)腔進(jìn)行噴丸或拋丸處理無銹蝕、無氧化皮，無油脂，無防腐劑。清理質(zhì)量符合GB8923-88的 A-B Sa21/2標(biāo)準(zhǔn)，局部A-B Sa2，表面粗糙度不能超過Ra25?m，按GB/T 15056 進(jìn)行檢驗(yàn)。與鑄件不同的是，焊接件需要進(jìn)行煤油試漏檢測，具體要求如下。

（1）試驗(yàn)必須在全部焊接工作完成后進(jìn)行。

（2）應(yīng)在焊接件外側(cè)刷涂大白粉，徹底干燥后，才能涂刷煤油進(jìn)行檢驗(yàn)。

（3）焊接件內(nèi)側(cè)采用噴涂或盛裝煤油的方法進(jìn)行試驗(yàn)，每處焊縫的噴涂時(shí)間不得少于1分鐘，同一焊縫的煤油噴涂次數(shù)不得少于2次，試驗(yàn)滲透時(shí)間不得少于24小時(shí)。

（4）在規(guī)定試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)，焊接件外表面無煤油滲漏痕跡顯示為合格。

4 結(jié)論

按照上述方案，我們進(jìn)行小批量生產(chǎn)。底板毛坯生產(chǎn)周期由原來的20天（不計(jì)開模時(shí)間）縮短為15天，焊接件未產(chǎn)生廢品，因鑄造缺陷導(dǎo)致廢品的問題得到了解決。此外，由于焊接件節(jié)省了木模費(fèi)用，并且毛坯重量變輕，因此生產(chǎn)成本降低約23%?？傊?，底板毛坯由鑄造工藝改為焊接工藝生產(chǎn)，不但解決了質(zhì)量問題，并且降低了生產(chǎn)成本，對于類似零件值得推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]毛萍莉.材料成型技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007：155-156.

[2]王洪光.實(shí)用焊接工藝手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013：185-189.

作者簡介：李治平（1977—），男，內(nèi)蒙古赤峰人，碩士，工程師，研究方向機(jī)械加工工藝。