局部滲碳類螺栓生產工藝分析與改進

項云波，方軍，汪亦凡，張書豪，高茂洋

（安徽天航機電有限公司， 安徽蕪湖 241000）

局部滲碳類螺栓為飛機修理過程中的常用螺栓，應用于飛機修理過程中的眾多重要環節，是飛機修理中的重要組成部分。一直以來，某單位生產的該類螺栓合格率普遍較低，隨著新機型的陸續上線，飛機修理任務日趨加重，該類螺栓的合格情況已無法滿足飛機的維修需求。本文就局部滲碳類螺栓生產合格率低的原因進行了剖析，并對相關工藝進行分析研究。

1 分析與討論

對2020年上半年某單位生產的該類螺栓合格率進行統計，合格情況見表1。

由表1可以看出，該類螺栓生產合格率不超過40%，生產合格率低。針對該情況，將6個批次局部滲碳類螺栓的不合格情況按不合格類別進一步分層，見表2。

表1 不同批次局部滲碳類螺栓合格率統計表

由表2可以看出，局部滲碳類螺栓光桿軸向尺寸收縮大的不合格占比為89.47%，為該類螺栓不合格的主要類型。

2 原因分析

針對該類螺栓不合格的主要原因—光桿軸向尺寸收縮大，現場排除了人為因素、專業知識培訓不足等原因后，從生產工藝著手，對螺栓不規則擺放導致光桿變形、熱處理工藝溫度間隔設置較長及機加工藝中熱加工前光桿軸向尺寸留余量小三方面進行剖析［1］。

表2 不合格類別統計表

2.1 螺栓不規則擺放導致光桿變形

調查研究了熱加工過程，發現在淬火前，需要對螺栓進行綁扎，以方便投放爐內，而工藝中螺栓的綁扎沒有明確綁扎要求，綁扎過程較隨意。為研究螺栓擺放方式對光桿的影響，參照其他零件的爐內擺放情況提出了“平行綁扎”的思路進行試驗，見圖1。

對試驗號SY-****-0011的30件螺栓進行熱加工，加工結果見表3。

表3 螺栓綁扎方式對光桿尺寸L收縮影響的對比

根據表3可以看出，兩種螺栓綁扎方式對尺寸L收縮的影響無明顯差別。

2.2 熱處理工藝溫度間隔設置較長

查閱相關熱處理工藝發現，該類螺栓淬火時的爐內溫度要求為（850±10）℃。為探究熱處理溫度設置對尺寸收縮的影響程度，選取了30件螺栓，并將其分成3個分批次（P1、P2、P3），分別投放至3種溫度區間（840℃～846℃、847℃～853℃、854℃～860℃）進行熱處理試驗，測量其熱處理前后光桿尺寸L，得出溫度范圍對尺寸L影響，見表4。

表4 不同溫度范圍對尺寸L影響

由表4數據統計分析可以看出，三個溫度范圍內加工出來的螺栓軸向尺寸收縮程度沒有明顯區別。

2.3 機加工藝中熱加工前光桿軸向尺寸留余量小

取2020年02月加工的同一批次的50件局部滲碳螺栓，對其進行1-50編號，并統計其熱處理前后光桿尺寸L，熱處理完磨削后尺寸L（因熱處理工序工藝不進行光桿尺寸L標注及尺寸檢測），試驗得出螺栓熱處理后光桿尺寸合格程度見5。

表5 熱處理后螺栓光桿尺寸合格程度表

通過以上分析可以看出，螺栓經熱處理后光桿尺寸變化超出機加工藝公差許可范圍的共30件，占該批螺栓總件數的60%，前期分析，該批螺栓的不合格率為1-36%=64%，二者比值為60%/64%=93.75%，由此推斷，機加工藝熱處理前光桿軸向尺寸留余量小是造成該類螺栓不合格的主要原因。

3 工藝改進

3.1 確定螺栓軸向尺寸收縮范圍

對表5中的50件螺栓展開調查分析，確定熱加工后光桿軸向尺寸收縮范圍，得出尺寸收縮范圍為（0～0.37）mm，為最大程度保證尺寸加工合格，在滿足標準及生產要求的基礎上，決定將尺寸收縮范圍定為（0～0.4）mm。

3.2 設計工藝尺寸公差

3.3 工藝驗證

按新編工藝對任務號為25-****-1752的50件、25-****-3214的40件、25-****-1531的50件螺栓進行加工，并對其合格情況進行統計，結果見表6。

計算該3個批次的平均合格率為

（94%+95%+96%）/3=95%

4 結語

局部滲碳類螺栓生產合格率低，一方面影響了飛機的修理周期，另一方面還導致了公司生產成本上升，造成了人力、設備資源的大量浪費。本文研究分析了造成該生產現象的原因，并通過工藝改進，有效解決了合格率低問題，提升了單位質量形象，增加了生產效益。