一种环类或半环类工件封闭腔道的除锈方法与流程

本发明涉及一种封闭腔道的除锈方法，具体的说，涉及一种环类或半环类工件封闭腔道的除锈方法。

背景技术：

如图9所示，部分环类或半环类部件带有的环形封闭腔道100,这种环类的腔道大多为形状较为规则且为整个的一周圈或半周圈，该封闭腔道100大多为油道或气道,在整机运转过程中用以提供清洁的燃油、润滑油或压缩空气等。此类部件腔道的技术要求一般为在精加工后使用内窥镜检验,保证腔道内部的清洁度。

如图10-18所示，由于该种腔道多为封闭或半封闭内腔，虽然可以通过钳工在钳修整理时的清洗进行去除，但仍会有较多的氧化皮、浮锈、锈斑、酸蚀、铁屑、焊豆、粉状或絮状杂质异物等附着在腔道的侧壁上，有些部件还设计有通到腔道内的贯穿孔，贯穿位置不可避免的存在毛刺、飞边等；再或者是一些焊接结构件产品,焊后热处理过程中尽管采用了惰性气体保护、内腔酸洗磷化处理结合的方式，也难于消除腔道内氧化物的存在，给现场带来了较大的工作量且很难达到设计要求。因此需要对该腔道进行除锈处理，但是由于该种腔道的封闭性，无法用现有的喷砂处理、手工抛磨方法进行除锈处理。有些企业采用酸洗磷化的除锈方式对该腔道进行除锈，但是实际使用过程中，由于酸洗磷化的方式，因只能应用在精加工后的除锈过程中，对于加工面的防护较为困难，且酸洗时很容易出现酸液残留、加快部件锈蚀的情况。另外，大型部件的磷化处理操作周期较长，不利于产品生产周期的控制。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种环类或半环类工件封闭腔道除锈方法，可以实现以下目的：

1、可以替代现有酸洗钝化处理方式，在工件精加工后对腔道进行除锈处理，除锈效果好，对工件加工面防护简单。

2、可以替代钳修人员进行腔道内杂质的清理工作,大大降低人员工作量，提高钳修工序效率。

3、可以缩短了腔道除锈清理的处理周期，有利于缩短部件制造周期，提高生产效率。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：一种环类或半环类工件封闭腔道的除锈方法，包括以下步骤：填装磨料；

装夹工件；

工件旋转除锈。

进一步地，所述工件旋转除锈包括匀速转动阶段和变速转动阶段；

所述匀速转动阶段的转速小于20r/min；变速转动阶段的转速在20r/min~40r/min之间均匀变化。

进一步地，所述变速转动阶段，工件顺时针旋转；

所述变速转动阶段的速度变化量为5~10r/min2；

所述变速转动阶段的持续时间至少为40min。

进一步地，所述匀速转动阶段，工件正反方向交替旋转，交替旋转时间为5mim；

所述匀速转动阶段持续时间至少为20min；

当工件直径为0.5m-5m时，匀速转动阶段的转速为10r/min~20r/min。

进一步地，所述填装磨料，将磨料放入工件的封闭腔道内；

所述磨料具有多边菱角，所述磨料的颗粒密度大于2.0g/cm³；所述磨料的材质为非金属或金属，非金属磨料的硬度大于莫氏9.0级，强度大于42.5r级；金属磨料硬度大于30hrc,抗拉强度大于240mpa；

进一步地，所述磨料的材质为高铝瓷，所述高铝瓷的a12o3含量大于75%；所述磨料的密度为2.5g/cm³，材质为高铝瓷的磨料的硬度为莫氏9.3级，强度约为52.5；

所述磨料的形状为斜切三角形。

进一步地，所述磨料为钢丝切断丸或砂轮碎片，所述钢丝切断丸的直径为2mm。

进一步地，所述装夹工件，将封闭腔道内装入磨料的工件通过装夹装置夹紧固定在车床上，使工件在垂直平面或者在水平平面内旋转。

进一步地，所述填装磨料后，采用封堵材料将贯通到封闭腔道的孔、槽或者法兰管进行封堵；

所述封堵材料与贯通到封闭腔道的孔、槽或者法兰管的出口面平齐。

进一步地，所述装夹装置包括设在机床上的工作台、多个卡爪、压紧组件以及止动卡钳，多个卡爪周向设置在工作台上；通过卡爪夹持工件，通过压紧组件将工件压紧；

所述止动卡钳设在工件与工作台之间，所述止动卡钳防止工件沿圆周方向移动。

本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：

1、本发明可以替代现有酸洗钝化处理方式，在工件精加工后对腔道进行除锈处理，除锈效果好，对工件加工面防护简单。

2、本发明可以替代钳修人员进行腔道内杂质的清理工作,大大降低人员工作量，提高钳修工序效率；特别是在加工一些贯穿至腔道内的孔时,在其出口位置出现的飞边毛刺清理,若出口位置位于圆弧面上,则钳修人员使用现有工具无法清理,采用该方法则易于实现.

3、本发明可以缩短了腔道除锈清理的处理周期，有利于缩短部件制造周期，提高生产效率。

本发明可以适用于类似的具有封闭内腔的产品；并且除锈过程中使用的磨料可在清洗后重复利用，同时也可以使用报废的磨具进行磨料的制作，是一种生产工具资源的合理重复利用，符合国家提倡的绿色生产的要求。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是磨料的结构示意图；

图2是材质为高铝瓷的磨料示意图；

图3是钢丝切断丸的示意图；

图4是砂轮碎片的示意图；

图5是装夹工件在车床上的示意图；

图6是装夹装置示意图；

图7是匀速转动阶段时，磨料在工件封闭腔道内的分布状态及受理分析示意图；

图8是变速转动阶段时，磨料在工件封闭腔道内的分布状态及受理分析示意图；

图9是本发明工件封闭腔道的结构示意图；

图10是封闭腔道内氧化皮的示意图；

图11是封闭腔道内浮锈的示意图；

图12是封闭腔道内锈斑的示意图；

图13是封闭腔道内絮状杂质的示意图；

图14是封闭腔道内酸蚀的示意图；

图15是封闭腔道铁屑的示意图；

图16是封闭腔道内粉状杂质的示意图；

图17是封闭腔道内焊豆的示意图；

图18是封闭腔道内孔口飞边的示意图；

图19是封闭腔道内除锈后的示意图；

图20是封闭腔道内除锈后的另一示意图；

图中，

1-车床，2-工作台，3-卡爪，4-压紧组件，41-压板，42-支撑柱，43-双头螺栓，44-压紧螺母，5-止动卡钳，100-封闭腔道。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

实施例1

本发明提供一种环类或半环类工件封闭腔道的除锈方法，包括以下步骤：

步骤a填装磨料

将磨料放入工件的封闭腔道内部。如图1所示，所述磨料为具有抛磨作用的材料；所述磨料具有多边菱角，其颗粒密度大于2.0g/cm³；所述磨料分为非金属磨料和金属磨料，非金属磨料的硬度应大于莫氏9.0级，强度应大于42.5r级；金属磨料硬度应大于30hrc,抗拉强度应大于240mpa,在满足经济性及可用性的前提下，应优选硬度及强度相对较大的磨料。

如图2所示，作为一种优选，所述磨料的密度为2.5g/cm³，所述磨料的形状为斜切三角形，所述磨料的材质为高铝瓷，所述高铝瓷的a12o3含量大于75%；

所述磨料的尺寸a×b为3mm×3mm-25mm×25mm；所述磨料的抛磨效果由待除锈内腔的结构、横截面大小、缝隙大小而定,在保证磨料不会残留在内腔中(如组对缝隙、孔洞等)难于清理的情况下,磨料优选较小的规格尺寸。

材质为高铝瓷的磨料的硬度为莫氏9.3级，强度约为52.5。

高铝瓷材质的磨料硬度及强度较高，满足要求，碰撞摩擦时不易破碎和粉化，可以避免密封腔道内产生过多的杂质进入到缝隙中难于清理，可以满足多种形式内腔的使用。同时该磨料带有多边菱角，可以与腔道内壁的滑动碰撞过程中对锈蚀物进行抛磨使其剥落或抛除。

如图3所示，根据不同的应用场景，所述磨料还可以是钢丝切断丸，所述钢丝切断丸的直径为2mm。

如图4所示，如果腔道横截面面积较大且形状相对较规则,没有较多的障碍物,所述磨料也可以为砂轮碎片，即将砂轮片敲碎呈片状，并除去粉尘及杂质后使用。

所述磨料不限于以上所述高铝瓷、钢丝切断丸以及砂轮碎片，还可以是其他具有抛磨作用的材料。

所述磨料通过封闭腔道的开口放入其内部，放入封闭腔体的磨料体积按照以下公式进行计算（单位mm、mm²、mm³）：

v磨料体积=（s腔道横截面面积*π*d部件直径*l磨料长度）/（200*x部件瓣数）

其中x部件瓣数指的是如果待清理的部件为整环，则x为1，如果为半环，则x为2，以此类推。

步骤b封堵封闭腔道

采用封堵材料将贯通到封闭腔道的孔、槽或者法兰管进行封堵；所述封堵材料包括泡沫条、棉布、木板以及牛皮胶带等，用封堵材料封堵贯通孔时，所述封堵材料与贯通孔出口面平齐，如果封堵材料高于贯通孔出口面，会阻碍磨料在内腔的运动，使抛磨效果不够彻底；如果封堵材料低于贯通孔出口面，则会导致磨料在贯通孔内的堆积，同样不利于磨料对腔道的充分抛磨。

步骤c装夹工件

如图5-6共同所示，将完成步骤b的工件通过装夹装置夹紧固定在车床1上，使工件在垂直平面内旋转或者在水平平面内旋转；本发明优选工件在垂直平面内旋转，所述车床1优选卧式数控车床，所述车床1还可以为卧式专机、加工中心。

当工件在水平平面内旋转时，所述车床1可以为立式数控车床；并且当工件在水平平面内旋转时，需要在完成一面的清理后，将工件翻转后再次进行清理，以保证对腔道内上下底面进行均匀充分清理的。

所述装夹装置包括工作台2，所述工作台2固定设在车床1上，所述工作台1上周向设置有多个卡爪3，所述卡爪3用于夹持工件；

所述装夹装置还包括压紧组件4，通过压紧组件4将工件压紧在工作台2上；所述压紧组件4包括压板41，所述压板41、支撑柱42、双头螺栓43和压紧螺母44；所述支撑柱42通过端部的t型块连接在工作台2上的t型槽内；所述压板41的一端压紧在支撑柱42的顶端，另一端悬空；所述压板41上开设有长形孔；所述压板41通过长形孔套设在双头螺栓43上，所述压板41沿双头螺栓43上下移动，所述双头螺栓43的底端与工作台2螺纹连接；所述双头螺栓43的上部设置有压紧螺母44，所述压紧螺母44用于将压板41压紧固定，从而压紧安装在工作台2上的工件。

所述装夹装置还包括止动卡钳5，所述止动卡钳5设置在工件与工作台2之间，通过止动卡钳5防止工件沿圆周方向移动。

装夹时，工件的精加工面与工作台、卡爪或者压紧组件直接接触的位置垫上垫铜片、橡胶板，从而起防护作用，减少磕碰划伤。

步骤d工件旋转除锈

如图7-8共同所示，开启车床，工件旋转，使磨料与封闭腔道侧壁发生碰撞，实现除锈目的。工件旋转的持续时间为30min~60min，工件旋转包括两个转速旋转阶段，一个为转速小于20r/min的匀速转动阶段，另一个为转速在20~40r/min逐渐变化的变速转动阶段；

在匀速转动阶段，磨料会因自身重力及内壁f支撑力、f摩擦力的平衡力作用下堆积在腔道底部,此时对于封闭腔道外侧壁的清理效果较好,而对其内侧壁清理效果则不明显；匀速转动阶段，工件需要正反方向交替旋转，交替旋转时间为5mim。

在匀速转动阶段，由于此处所说的速度为角速度，工件的直径越大，线速度越大，同时待除锈内腔的表面纹理及结构也不尽相同，经理论计算，对于旋转直径介于0.5m至5m之间的工件，匀速转动阶段的速度控制在10r/min~20r/min之间为宜，且直径越大，内腔表面纹理约粗糙，其速度应越小。

在匀速转动阶段，持续时间应至少为20min，由于在不同条件下的除锈效果是不同的，可以在20min之后使用检测设备确认内腔径向外侧壁的除锈效果，若除锈效果达不到要求，可适当加长旋转时间。

变速转动阶段，工件按顺时针转动；该阶段内，部分磨料会在f摩擦力及f离心力的作用下，当被抬升至九点钟到十点钟之间位置时因失去支撑力而开始下落，对封闭腔道内侧壁产生撞击摩擦，加强内侧壁的清理效果。

变速转动阶段内工件做匀变速运动，其速度变化量为5~10r/min2。

变速转动阶段内工件旋转时间至少为40min,由于在不同条件下的除锈效果是不同的，可以在旋转40min之后使用检测设备确认内腔径向外侧壁的除锈效果，若除锈效果不明显，可适当加长运转时间。

在旋转除锈过程中，每隔10min使用内窥镜查看腔道内除锈效果，若去除不够彻底，可适当延长转动时间。同时还可以通过内窥镜确认磨料状态，若磨料有破碎、粉化的情况，需及时停止抛磨工作。

所述内窥镜的放大倍数不小于10倍，检验时应允许存在可以通过清洗而去除的悬浮在侧壁的杂质；当确认达到除锈效果后松开装夹装置，将工件从工作台上卸下来。

步骤e清理磨料

除锈完成后，使用干燥洁净的压缩空气将磨料从完成除锈的工件封闭腔道内吹出，然后使用添加有防锈剂的清洗液对腔道进行冲洗,至流出的液体颜色澄清无浑浊,再喷涂适量轻质防锈油，最后将连通至封闭腔道的开口遮蔽,避免进入杂质。

清理磨料在完成除锈后6h之前完成，避免工件静置时间过长，使腔道内磨料与杂质发生粘结，难于清理，甚至是重新长出浮锈。

用清洗液清洗完毕后，需要用内窥镜对封闭腔道进行再次检验，检验时不允许存在任何杂质，须特别注意复杂腔道内死角位置的检验,严防磨料残留在腔道内,对部件使用性能造成较大影响,适得其反。

如图19-20所示，采用上述步骤处理后，工件的封闭腔道的除锈效果较好，基本消除了氧化皮、浮锈、锈斑、酸蚀、铁屑、焊豆、粉状或絮状杂质异物等。

以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。