四根螺杆并排架在检修平台上。
每根直径二百二十毫米,长度超过二十米,单根重量接近七吨。
它们没有裂纹。
真正需要去除的,只是过渡圆角表面最深零点六毫米的加工硬化层。
听起来比修断杆简单得多。
可螺杆的疲劳寿命,恰恰由这零点几毫米决定。
车床能轻松切掉硬化层,却会重新留下环向刀纹。刀纹方向与拉应力垂直,十九号螺杆就是从这种纹路开始疲劳。
手工抛磨能够改变纹理方向,却无法保证二十多米长螺杆的四处圆角尺寸一致。
周野要做一台会沿轴向“梳理”钢材表面的机器人。
机器人由两个半圆框架合拢在螺杆上,八只滚轮负责定位。磨头不绕圆周连续旋转,而是沿螺杆轴线往复运动;每完成一道纵向磨削,框架只转动两度,再磨下一道。
最终纹理全部顺着受力方向。
陈大川看着机器人像螃蟹一样抱住螺杆:“别人车圆,它在给钢棍梳头。”
梁师傅调整滚轮:“梳顺了能多活十年,梳逆了早晚秃。”
第一根试磨只进给零点一毫米。
磨头走到圆角中部时,电流突然下降百分之十五。
不是硬化层被磨完。
而是圆角本身存在零点二毫米低洼。若机器人按固定位置继续走,低洼处几乎不接触,高处却会多磨。
周野把位置控制改成恒力控制。
磨头通过微型弹性臂贴住曲面,接触力保持不变,随原始轮廓上下浮动。激光位移计同时记录磨头轨迹,反推出每个角度的真实去除量。
磨削粉尘被负压罩全部吸走。
这些粉末不能留在表面。高强钢细粉一旦被滚轮压进刚磨出的纹理,会形成肉眼难见的嵌入物。
第一轮结束,硬度扫描仍有三个区域偏高。
最深处还剩零点二七毫米硬化层。
第二轮只针对三个区域局部进给。
机器人每走一趟,便用涡流检测确认硬化层边界。硬度异常逐渐缩小,直到所有测点回到母材范围。
总去除量零点五八毫米。
圆角半径变化却不能超过图纸下限。
磨掉材料以后,周野没有用更小半径强行接回原尺寸,而是把过渡曲线向两侧延伸,形成更宽的复合圆弧。最低截面直径只减少零点三毫米,应力集中系数反而比原设计下降百分之六。
原厂负责人拿着扫描报告看了很久。
“尺寸和图纸不完全一样。”
“图纸给的是一种合格形状,不是宇宙里唯一的形状。”周野说,“只要强度计算、疲劳试验和装配边界都通过,优化不是超差。”
为了验证,团队按修复曲线制作一根缩比试样。
试样承受两百万次交变拉力后没有萌生裂纹。相同材料的原工艺试样在一百六十万次附近出现微裂纹。
修复曲线通过。
剩余三根螺杆按同样工艺处理。
最浅去除零点四一毫米。
最深零点六三毫米。
四根螺杆表面都留下均匀纵向纹理。
但磨削只能去掉坏的表层。
还要给新的表层增加保护。
周野换上滚压头。
三只硬质滚轮以一百二十度分布,同时压向圆角。滚轮不切削金属,而是让最表层发生极小塑性变形,在表面制造一层压应力。
未来螺杆受到拉力时,外部拉应力必须先抵消这层压应力,裂纹才有机会张开。
滚压力升到设计值时,第一根螺杆的圆度突然变化零点零四毫米。
数值很小,却说明三只滚轮受力并不完全一致。
其中一只滚轮轴承温度高出七度,摩擦阻力让它少转了半圈。
若继续,圆角会被滚成三瓣形。
梁师傅拆开轴承,发现保持架里夹着一粒不到一毫米的磨削砂粒。
他把砂粒放在掌心:“看见没有?七吨钢杆差点输给一粒沙。”
轴承清洗、更换密封。
三轮转速误差压到千分之一以内。
滚压完成后,x射线应力检测显示表面压应力达到四百二十兆帕,深度约一点一毫米。
四根螺杆全部合格。
可当团队准备装回时,十九号孔道的尺寸复测传来坏消息。
黏着咬合区域被断杆带走了一部分金属。
孔径最大处扩大了一点八毫米。
新螺杆即使完美,装进去也无法保持同心。