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[摘 要]某型航机动力涡轮工作叶片在固体渗铝工序前后均需进行吹砂处理，零件榫齿尺寸经常超差，导致零件报废。通过改进涂覆工艺，细化吹砂参数，加强质量管理和过程控制等方法，工作叶片的榫齿尺寸得到有效控制，产品质量显著提升。
[关键词]吹砂；榫齿；质量
中图分类号：U267.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）02-0005-01
一、概述
某型航空发动机动力涡轮工作叶片为该型航机的重要件，与动力涡轮盘依靠榫槽的精密配合组成航机动力输出部件，飞机动力来源于此部件的功率输出。动力涡轮工作叶片与动力涡轮在工作状态下一起保持高速旋转，同时要受到高温高压的燃气冲刷，且承受高速旋转的离心力、燃气压力等复杂应力作用。该零件的力学性能、尺寸要求均较高，叶身部分需进行固体渗铝防护，渗层深度为0.015～0.035mm，以加强零件表面的抗热腐蚀性能和抗冲刷性能。
零件的渗铝工艺为：清洗、第一次吹砂、涂防护层、沉积、清洗、扩散、第二次吹砂、色质、最终检验，整个渗铝工艺过程中零件需进行二次吹砂，每次吹砂的目的均不同。第一次吹砂：清理榫头。此次吹砂的主要目的是降低榫头的粗糙度，提高榫头与保护涂料的结合力，防止榫头漏渗。因为叶片榫头为非渗铝面，渗铝前需对榫头涂保护涂料（乙烯基漆和氧化锆的混合物），而经机加后渗铝前的零件榫齿光滑，与保涂料的结合力差，需经吹砂降低榫头粗糙度。此次吹砂压力为0.25MPa。第二次吹砂：清理叶身及榫头。此次吹砂主要是清理扩散后榫头处残存的保护涂料和叶身多余物，以确保色质检查效果，从而最终确保零件渗铝质量，吹砂压力为0.2MPa。保护涂料经沉积和扩散过程高温烧结，残留物粘附在榫头表面难以清理，需通过长时间反复吹砂清理。
由于榫头部位主要与轮盘密合，因此该零件榫齿尺寸要求高，榫齿尺寸分别为9.24350-0.03mm、14.62430-0.03mm。经过二次吹砂后，零件榫齿尺寸经常超差，尺寸14.62430-0.03，最大的超差了0.14mm，尺寸9.24350-0.03mm最大的超差了0.06mm，导致零件报废。
二、零件不合格原因分析
通过现场跟踪几批零件吹砂过程，测量记录榫齿尺寸的变化情况，总结数据，得出零件榫头尺寸超差的原因。
1、环境的影响
由于春季湿度大，冬季温度低，零件榫头与保护涂料的结合力不强，所以必须增加吹砂，降低榫头表面粗糙度，增强榫头与保护涂料的结合力。压力大、时间长反复吹砂，榫头尺寸消耗多。
2、工艺方法的影响
（1）榫头吹砂方法不合理
整个渗铝过程中，零件榫头部位要经二次吹砂，由于吹砂是采用压缩空气为动力形成高速喷射束，使砂粒高速到达零件表面，使零件的表面获得一定的清洁度和粗糙度。砂粒对零件的表面有冲击和切削作用，尤其是榫头的凹槽部分，由于积累的残留物多，且型面复杂，为清理干净，经常是采用多次吹、反复吹，这对靠近凹槽榫齿尺寸14.62430-0.03影响较大。经统计，榫齿尺寸14.62430-0.03超差的数量多且超差程度较大（最大的超差了0.14mm），而榫齿尺寸9.24350-0.03mm相对超差的较少且超差程度较小（最大的超差了0.06mm）。
（2）工艺参数不明确
二次吹砂过程中，工艺资料均只明确了吹砂压力，对吹砂距离（喷嘴端面至吹砂表面间距）、喷射角（喷嘴轴线与吹砂表面夹角）均没有明确，由于工艺参数没有明确规定，操作工人的操作不确定性很大，对吹砂的把握不准确，也容易造成零件榫齿尺寸超差。
（3）过程控制不够
零件渗铝前，榫齿尺寸已加工至9.24350-0.02mm、14.62430-0.02mm，但每個零件的实际尺寸均不同，在吹砂操作前，吹砂操作者并未对零件的干前尺寸进行测量，未能正确把握零件干前尺寸余量。吹砂过程中，也没有对榫齿的尺寸消耗进行测量，因此无法有效控制其尺寸在公差范围内。
三、改进方法
根据以上原因分析，我们制定了改进措施，既确保吹砂清理的效果又能够尽可能的不影响榫齿尺寸。
1、改进榫头涂覆工艺，优化生产环境，取消第一次吹砂。
改进涂覆涂料，增加镍粉，大大提高了榫头与涂料的结合力，同时叶片涂覆间增加一台空调和一台抽风设备，确保涂覆间的温度和湿度达到一定要求，增强榫头和保护涂料的结合力。通过反复试验验证，取消第一次吹砂，榫头与涂料的结合力也能达到要求。
2、合理调整吹砂压力，细化了第二次吹砂参数，使用工装保护榫头，减少了榫头吹砂频率。
此次吹砂主要是清理沉积后榫头处残存的的保护涂料及氧化物和其他多余物等，为色质作准备，以确保色质检查效果。该吹砂工步特别重要，为避免对榫头部位多次吹、反复吹等吹砂方式，采用分型面吹砂的方式：先叶身及缘板部位吹砂，再榫头三个平面吹砂，最后榫齿吹砂。
a、叶身及缘板部位吹砂：采用塑料夹子保护榫头
叶身及缘板吹砂前，先用塑料夹子夹在榫头的根部，榫齿被完整覆盖，完好防护。然后戴橡胶手套垂直匀速吹扫缘板、叶身型面及叶冠，使其整体呈现均匀的灰白色即可。此次吹砂压力减小到0.10-0.15MPa，吹砂距离缩小至50～100mm，减小砂粒对零件的冲击，喷射角保持不变，如表1所示。
b、榫头平面吹砂：分三个平面吹扫
叶身及缘板部位吹砂完后，去掉榫头防护夹子，将压力调整为≤0.1Mpa，喷射角及吹砂距离保持不变，依次匀速分别吹扫榫头部位的三个平面，这样分三个面吹，能确保吹砂尽量均匀。吹扫时应确保正对平面，尽量避免吹到榫齿上下两凹槽部位，到榫头呈现均匀灰白色时停止。
c、榫齿吹砂：边吹砂，边测量尺寸
吹完榫头三个平面后，所有工艺参数不变，垂直于榫齿表面匀速吹扫，从开始到完毕时间控制在5～10s，，直至榫齿呈现均匀灰白色。榫齿吹砂时配有一名操作人员配合测量榫齿尺寸，避免榫齿尺寸超差。
经改进吹砂工艺，细化吹砂工步后，零件的榫齿既能吹砂均匀，达到工艺要求，也能保证榫齿尺寸控制在合格范围内。
四、改进结果
通过改进吹砂工艺，加强质量管理，过程控制，零件榫齿去除量较小，最终尺寸均可以控制在中上差，零件交检合格率近98%。按改进后方法加工了30余批共2000余件零件，随机抽取200件，测量其榫齿尺寸均合格。
五、总结
1、吹砂是零件表面清理的一种重要方法，吹砂处理会在一定范围内损耗零件尺寸，通过优化吹砂工艺，加强过程控制，零件尺寸也可以得到有效控制。
2、通过开展头脑风暴，分析零件不合格原因，采取相应的质量管理办法，加强质量过程控制，细化工艺操作，可以很大程度上减少零件超差。该实例可以为其他零件减少质量超差，提升产品质量提供很好的借鉴作用。
[关键词]吹砂；榫齿；质量
中图分类号：U267.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）02-0005-01
一、概述
某型航空发动机动力涡轮工作叶片为该型航机的重要件，与动力涡轮盘依靠榫槽的精密配合组成航机动力输出部件，飞机动力来源于此部件的功率输出。动力涡轮工作叶片与动力涡轮在工作状态下一起保持高速旋转，同时要受到高温高压的燃气冲刷，且承受高速旋转的离心力、燃气压力等复杂应力作用。该零件的力学性能、尺寸要求均较高，叶身部分需进行固体渗铝防护，渗层深度为0.015～0.035mm，以加强零件表面的抗热腐蚀性能和抗冲刷性能。
零件的渗铝工艺为：清洗、第一次吹砂、涂防护层、沉积、清洗、扩散、第二次吹砂、色质、最终检验，整个渗铝工艺过程中零件需进行二次吹砂，每次吹砂的目的均不同。第一次吹砂：清理榫头。此次吹砂的主要目的是降低榫头的粗糙度，提高榫头与保护涂料的结合力，防止榫头漏渗。因为叶片榫头为非渗铝面，渗铝前需对榫头涂保护涂料（乙烯基漆和氧化锆的混合物），而经机加后渗铝前的零件榫齿光滑，与保涂料的结合力差，需经吹砂降低榫头粗糙度。此次吹砂压力为0.25MPa。第二次吹砂：清理叶身及榫头。此次吹砂主要是清理扩散后榫头处残存的保护涂料和叶身多余物，以确保色质检查效果，从而最终确保零件渗铝质量，吹砂压力为0.2MPa。保护涂料经沉积和扩散过程高温烧结，残留物粘附在榫头表面难以清理，需通过长时间反复吹砂清理。
由于榫头部位主要与轮盘密合，因此该零件榫齿尺寸要求高，榫齿尺寸分别为9.24350-0.03mm、14.62430-0.03mm。经过二次吹砂后，零件榫齿尺寸经常超差，尺寸14.62430-0.03，最大的超差了0.14mm，尺寸9.24350-0.03mm最大的超差了0.06mm，导致零件报废。
二、零件不合格原因分析
通过现场跟踪几批零件吹砂过程，测量记录榫齿尺寸的变化情况，总结数据，得出零件榫头尺寸超差的原因。
1、环境的影响
由于春季湿度大，冬季温度低，零件榫头与保护涂料的结合力不强，所以必须增加吹砂，降低榫头表面粗糙度，增强榫头与保护涂料的结合力。压力大、时间长反复吹砂，榫头尺寸消耗多。
2、工艺方法的影响
（1）榫头吹砂方法不合理
整个渗铝过程中，零件榫头部位要经二次吹砂，由于吹砂是采用压缩空气为动力形成高速喷射束，使砂粒高速到达零件表面，使零件的表面获得一定的清洁度和粗糙度。砂粒对零件的表面有冲击和切削作用，尤其是榫头的凹槽部分，由于积累的残留物多，且型面复杂，为清理干净，经常是采用多次吹、反复吹，这对靠近凹槽榫齿尺寸14.62430-0.03影响较大。经统计，榫齿尺寸14.62430-0.03超差的数量多且超差程度较大（最大的超差了0.14mm），而榫齿尺寸9.24350-0.03mm相对超差的较少且超差程度较小（最大的超差了0.06mm）。
（2）工艺参数不明确
二次吹砂过程中，工艺资料均只明确了吹砂压力，对吹砂距离（喷嘴端面至吹砂表面间距）、喷射角（喷嘴轴线与吹砂表面夹角）均没有明确，由于工艺参数没有明确规定，操作工人的操作不确定性很大，对吹砂的把握不准确，也容易造成零件榫齿尺寸超差。
（3）过程控制不够
零件渗铝前，榫齿尺寸已加工至9.24350-0.02mm、14.62430-0.02mm，但每個零件的实际尺寸均不同，在吹砂操作前，吹砂操作者并未对零件的干前尺寸进行测量，未能正确把握零件干前尺寸余量。吹砂过程中，也没有对榫齿的尺寸消耗进行测量，因此无法有效控制其尺寸在公差范围内。
三、改进方法
根据以上原因分析，我们制定了改进措施，既确保吹砂清理的效果又能够尽可能的不影响榫齿尺寸。
1、改进榫头涂覆工艺，优化生产环境，取消第一次吹砂。
改进涂覆涂料，增加镍粉，大大提高了榫头与涂料的结合力，同时叶片涂覆间增加一台空调和一台抽风设备，确保涂覆间的温度和湿度达到一定要求，增强榫头和保护涂料的结合力。通过反复试验验证，取消第一次吹砂，榫头与涂料的结合力也能达到要求。
2、合理调整吹砂压力，细化了第二次吹砂参数，使用工装保护榫头，减少了榫头吹砂频率。
此次吹砂主要是清理沉积后榫头处残存的的保护涂料及氧化物和其他多余物等，为色质作准备，以确保色质检查效果。该吹砂工步特别重要，为避免对榫头部位多次吹、反复吹等吹砂方式，采用分型面吹砂的方式：先叶身及缘板部位吹砂，再榫头三个平面吹砂，最后榫齿吹砂。
a、叶身及缘板部位吹砂：采用塑料夹子保护榫头
叶身及缘板吹砂前，先用塑料夹子夹在榫头的根部，榫齿被完整覆盖，完好防护。然后戴橡胶手套垂直匀速吹扫缘板、叶身型面及叶冠，使其整体呈现均匀的灰白色即可。此次吹砂压力减小到0.10-0.15MPa，吹砂距离缩小至50～100mm，减小砂粒对零件的冲击，喷射角保持不变，如表1所示。
b、榫头平面吹砂：分三个平面吹扫
叶身及缘板部位吹砂完后，去掉榫头防护夹子，将压力调整为≤0.1Mpa，喷射角及吹砂距离保持不变，依次匀速分别吹扫榫头部位的三个平面，这样分三个面吹，能确保吹砂尽量均匀。吹扫时应确保正对平面，尽量避免吹到榫齿上下两凹槽部位，到榫头呈现均匀灰白色时停止。
c、榫齿吹砂：边吹砂，边测量尺寸
吹完榫头三个平面后，所有工艺参数不变，垂直于榫齿表面匀速吹扫，从开始到完毕时间控制在5～10s，，直至榫齿呈现均匀灰白色。榫齿吹砂时配有一名操作人员配合测量榫齿尺寸，避免榫齿尺寸超差。
经改进吹砂工艺，细化吹砂工步后，零件的榫齿既能吹砂均匀，达到工艺要求，也能保证榫齿尺寸控制在合格范围内。
四、改进结果
通过改进吹砂工艺，加强质量管理，过程控制，零件榫齿去除量较小，最终尺寸均可以控制在中上差，零件交检合格率近98%。按改进后方法加工了30余批共2000余件零件，随机抽取200件，测量其榫齿尺寸均合格。
五、总结
1、吹砂是零件表面清理的一种重要方法，吹砂处理会在一定范围内损耗零件尺寸，通过优化吹砂工艺，加强过程控制，零件尺寸也可以得到有效控制。
2、通过开展头脑风暴，分析零件不合格原因，采取相应的质量管理办法，加强质量过程控制，细化工艺操作，可以很大程度上减少零件超差。该实例可以为其他零件减少质量超差，提升产品质量提供很好的借鉴作用。