一種異心鑄造鋁合金構(gòu)件熱處理變形的快速校正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鑄造鋁合金熱處理領(lǐng)域，涉及到一種異心復(fù)雜鑄造鋁合金構(gòu)件熱處理變形的快速校正方法，它適用于多段異心筒體相連的復(fù)雜鑄造鋁合金類零件。
【背景技術(shù)】
[0002]航天產(chǎn)品上應(yīng)用日益廣泛的異心復(fù)雜鑄造鋁合金構(gòu)件，由多段異心筒體相連而成，在熱處理時(shí)易發(fā)生復(fù)雜變形，目前生產(chǎn)實(shí)際中，僅靠傳統(tǒng)的熱處理工藝參數(shù)優(yōu)化和維形，不能有效控制構(gòu)件不同筒體部位的變形，因此不能滿足后續(xù)機(jī)械加工要求。由于異心復(fù)雜鑄造鋁合金構(gòu)件本身結(jié)構(gòu)和形狀限制，使用整體式模具校正操作周期長(zhǎng)而不方便，且不能與尺寸精度低的鑄造構(gòu)件貼合良好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種異心鑄造鋁合金構(gòu)件熱處理變形的快速校正方法，可以有效控制多段異心筒體相連的復(fù)雜鑄造鋁合金類構(gòu)件的熱處理變形，使構(gòu)件校正后滿足后續(xù)機(jī)械加工要求，且操作快速方便。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種異心鑄造鋁合金構(gòu)件熱處理變形的快速校正方法，包括如下步驟:
[0005]第一步:測(cè)量記錄構(gòu)件各筒體的水平與垂直方向外徑尺寸；該步驟的目的主要是為了測(cè)量各筒體端部的外直徑，以內(nèi)撐板為水平方向，與之成90°為垂直方向；
[0006]第二步:在各筒體的端部分別安裝保護(hù)撐盤，保護(hù)撐盤的形狀尺寸與筒體端部相適應(yīng)；保護(hù)撐盤的作用是保證筒體熱加工時(shí)不變形。
[0007]第三步:將安裝好保護(hù)撐盤的構(gòu)件進(jìn)行淬火處理，選擇直徑最大的端面為底面垂直放入加熱爐進(jìn)行加熱；這種熱處理方式可以減少淬火變形。
[0008]第四步:取下保護(hù)撐盤，依據(jù)淬火前記錄的構(gòu)件尺寸，對(duì)構(gòu)件各筒體的尺寸進(jìn)行校正；即對(duì)構(gòu)件上各筒體自身的尺寸進(jìn)行校正，包括各筒體端口尺寸，筒體與筒體內(nèi)撐板的交匯處的外直徑進(jìn)行校正。
[0009]第五步:將保護(hù)撐盤安裝在各筒體端部，以一個(gè)筒體為基準(zhǔn)筒體并固定，根據(jù)淬火前記錄的各筒體的偏心尺寸，用千斤頂校正待測(cè)筒體的偏心尺寸。該步驟進(jìn)行各筒體之間位置的校正，將一個(gè)筒體固定作為基準(zhǔn)，除待測(cè)筒體外，其余筒體也可固定，然后將千斤頂置于待測(cè)筒體的端部進(jìn)行校正。
[0010]所述第三步淬火處理時(shí)，構(gòu)件入爐溫度小于300°C，以80_90°C /h的速度升至530°C，保溫0.2h后再以0.5-10C /min的升溫速度升至540°C，構(gòu)件在540°C保溫14h，然后以小于1s的轉(zhuǎn)移速度入水，水溫要求50-60°C，構(gòu)件在水中停留5min。
[0011]所述筒體固定的方式為采用卡箍卡在筒體端部,卡箍固定在一平臺(tái)上。
[0012]所述保護(hù)撐盤為環(huán)形結(jié)構(gòu)。中空的環(huán)形結(jié)構(gòu)有利于淬火過(guò)程中水流在內(nèi)腔充分流動(dòng)，保證了冷卻的均勻性。
[0013]所述第四步和第五步在淬火后Ih內(nèi)完成。
[0014]所述撐盤的刃口部分具有斜度。
[0015]本發(fā)明還提供一種校正裝置，包括一平臺(tái)、固定在平臺(tái)上的多個(gè)用于固定構(gòu)件筒體的卡箍和置于平臺(tái)上的千斤頂，卡箍包括上卡箍和下卡箍，上卡箍和下卡箍通過(guò)螺釘固定。
[0016]本發(fā)明的有益效果:
[0017]I)采用前端和底端撐盤保護(hù)校正基準(zhǔn)的方法，相對(duì)于專用模具控制變形，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作，可將變形控制在一定范圍內(nèi)，便于后續(xù)校正。
[0018]2)在對(duì)各分型面保護(hù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)千斤頂校正不同筒體之間位置尺寸，可達(dá)到控制變形的目的。
[0019]3)分步測(cè)量與校正將復(fù)雜構(gòu)件簡(jiǎn)化為多個(gè)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)逐步完成測(cè)量與校形，降低了測(cè)量與校正的難度，保證了校形的快速實(shí)現(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中使用的異心鑄造鋁合金構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中的異心鑄造鋁合金構(gòu)件入爐擺放位置圖。
[0022]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中的異心鑄造鋁合金構(gòu)件所使用的保護(hù)撐盤示意圖。
[0023]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中校正異心鑄造鋁合金構(gòu)件中各筒體位置校正工裝示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0025]以圖1的異心復(fù)雜鑄造鋁合金構(gòu)件熱處理變形的校正為例，其形狀尺寸見(jiàn)附圖1，由兩個(gè)筒體構(gòu)成，一個(gè)為大圓筒體，一個(gè)為小圓筒體，材料為ZLl 14A，樹脂砂型鑄造，鑄件總長(zhǎng)為1042mm,截面最大直徑為Φ 523mm,小圓外徑Φ 352mm。薄壁區(qū)厚度毛還厚度為9mm,機(jī)加工去除外皮尺寸壁厚要求滿足2.5mm。整個(gè)內(nèi)腔要求不加工。熱處理前、后要求大、小圓位置變形量不超過(guò)1.5mm,大、小圓橢圓度不大于2mm。
[0026]【具體實(shí)施方式】按如下工藝步驟進(jìn)行:第一步四點(diǎn)測(cè)量記錄:測(cè)量小圓筒體水平與垂直方向外徑尺寸(Φ352尺寸部位)、大圓筒體水平與垂直方向外徑尺寸(Φ523尺寸部位)，(即通過(guò)四點(diǎn)劃線確定的水平方向和與之成90°的垂直方向的外徑尺寸)。第二步安裝校正基準(zhǔn)保護(hù)工裝:構(gòu)件大圓筒體底端安裝半月形保護(hù)撐盤6 ;在大圓筒體前端安裝大圓保護(hù)撐盤3 ;在小圓筒體前端安裝小圓保護(hù)撐盤2。第三步帶工裝淬火處理:選擇異心復(fù)雜鑄造鋁合金構(gòu)件的半月形端面為底面，構(gòu)件垂直入爐加熱，如圖2。選擇入爐溫度小于300°C入爐，比如290。。，以80-900C /h的速度升至530°C，保溫0.2h后再以0.5-1 °C /min的升溫速度升至540°C，構(gòu)件在540°C保溫14h (h為小時(shí))，然后以小于1s的轉(zhuǎn)移速度入水，水溫要求50-60°C，構(gòu)件在水中停留5min。當(dāng)然優(yōu)選的加熱處理的方式如下:以80°C /h的速度升至530°C，保溫0.2h，再以0.50C /min的升溫速度升至540°C，構(gòu)件在540°C保溫14h，然后以不大于1s的轉(zhuǎn)移速度迅速入水，水溫要求50-60°C。構(gòu)件在水中停留5min。第四步測(cè)量各分型面并校正(第四步和第五步操作在淬火后Ih內(nèi)完成):對(duì)構(gòu)件小圓筒體(Φ352尺寸部位)端口圓度進(jìn)行測(cè)量，并依據(jù)淬火前記錄尺寸進(jìn)行校正，可以利用壓力機(jī)對(duì)端口淬火變形進(jìn)行校正，達(dá)到入爐前的圓度要求；對(duì)構(gòu)件大圓筒體(Φ523尺寸部位)圓度進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量部位分別為端口外直徑、筒體與筒體內(nèi)撐板的交匯沿線處的外直徑；對(duì)底端半月形尺寸(Φ 523尺寸部位、弦長(zhǎng)尺寸部位)進(jìn)行測(cè)量并校正。第五步測(cè)量與校正大圓筒體與小圓筒體位置偏差:如圖4所示，以大圓為基準(zhǔn)，將構(gòu)件I用卡箍4、5、9、10固定在平臺(tái)7上，再次安裝小圓前端保護(hù)撐盤2、大圓前端保護(hù)撐盤3及大圓底端半月形保護(hù)撐盤6，以防止校正小圓端口與大圓筒體位置時(shí)各部位發(fā)生二次變形；使用千斤頂8校正大圓與小圓偏心尺寸，以平臺(tái)7反測(cè)小圓位置來(lái)調(diào)整校正尺寸，即當(dāng)大圓的兩端外徑正確后，以大筒體為基準(zhǔn)用卡箍固定大圓，使大圓與平臺(tái)形成關(guān)聯(lián)，將千斤頂置于小圓筒體需要上行的位置下，通過(guò)千斤頂?shù)纳闲衼?lái)實(shí)現(xiàn)大、小圓筒體圓心相對(duì)位置的校正；待尺寸合格后拆除工裝。
[0027]如圖3所示，小圓前端保護(hù)撐盤2、大圓前端保護(hù)撐盤3及大圓底端半月形保護(hù)撐盤6的刃口部分具有斜度。由構(gòu)件筒體端面內(nèi)止口向外傾斜(類似于鑄件制芯時(shí)要有拔模斜度)，便于安裝與拆卸。
[0028]大圓前端保護(hù)撐盤3與底端半月形保護(hù)撐盤6突出工件部分便于構(gòu)件的拆裝，小圓前端保護(hù)撐盤2外沿小于構(gòu)件。這樣的結(jié)構(gòu)在小圓筒體的前端用千斤頂校形時(shí)，其作用力直接全部加載在筒體上。
[0029]大圓前端保護(hù)撐盤3與底端半月形保護(hù)撐盤6突出構(gòu)件部分便于構(gòu)件的拆裝，小圓前端保護(hù)撐盤2外沿小于構(gòu)件。這樣的結(jié)構(gòu)在小圓筒體的前端用千斤頂8校形時(shí)，其作用力直接全部加載在小圓筒體上，便于校正時(shí)對(duì)構(gòu)件施加壓力。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種異心鑄造鋁合金構(gòu)件熱處理變形的快速校正方法，包括如下步驟: 第一步:測(cè)量記錄構(gòu)件各筒體的水平與垂直方向外徑尺寸； 第二步:在各筒體的端部分別安裝保護(hù)撐盤，保護(hù)撐盤的形狀尺寸與筒體端部相適應(yīng)； 第三步:將安裝好保護(hù)撐盤的構(gòu)件進(jìn)行淬火處理，選擇直徑最大的端面為底面垂直放入加熱爐進(jìn)行加熱； 第四步:取下保護(hù)撐盤，依據(jù)淬火前記錄的構(gòu)件尺寸，對(duì)構(gòu)件各筒體的尺寸進(jìn)行校正；第五步:將保護(hù)撐盤安裝在各筒體端部，以一個(gè)筒體為基準(zhǔn)筒體并固定，根據(jù)淬火前記錄的各筒體的偏心尺寸，用千斤頂校正待測(cè)筒體的偏心尺寸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異心鑄造鋁合金構(gòu)件熱處理變形的快速校正方法，其特征在于:所述第三步淬火處理時(shí)，構(gòu)件入爐溫度小于300°C，以80-90°C /h的速度升至530°C，保溫0.2h后再以0.5-10C /min的升溫速度升至540°C，構(gòu)件在540°C保溫14h，然后以小于1s的轉(zhuǎn)移速度入水，水溫要求50-60°C，構(gòu)件在水中停留5min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異心復(fù)雜鑄造鋁合金構(gòu)件熱處理變形的快速校正方法，其特征在于:所述筒體固定的方式為采用卡箍卡在筒體端部，卡箍固定在一平臺(tái)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異心復(fù)雜鑄造鋁合金構(gòu)件熱處理變形的快速校正方法，其特征在于:所述保護(hù)撐盤為環(huán)形結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的異心復(fù)雜鑄造鋁合金構(gòu)件熱處理變形的快速校正方法，其特征在于:所述第四步和第五步在淬火后Ih內(nèi)完成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的異心復(fù)雜鑄造鋁合金構(gòu)件熱處理變形的快速校正方法，其特征在于:所述撐盤的刃口部分具有斜度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種異心鑄造鋁合金構(gòu)件熱處理變形的快速校正方法，包括如下步驟：第一步：測(cè)量記錄構(gòu)件各筒體的水平與垂直方向外徑尺寸；第二步：在各筒體的端部分別安裝保護(hù)撐盤；第三步：將安裝好保護(hù)撐盤的構(gòu)件進(jìn)行淬火處理，選擇直徑最大的端面為底面垂直放入加熱爐進(jìn)行加熱；第四步：取下保護(hù)撐盤，依據(jù)淬火前記錄的構(gòu)件尺寸，對(duì)構(gòu)件各筒體的尺寸進(jìn)行校正；第五步：將保護(hù)撐盤安裝在各筒體端部，以一個(gè)筒體為基準(zhǔn)筒體并固定，根據(jù)淬火前記錄的各筒體的偏心尺寸，用千斤頂校正待測(cè)筒體的偏心尺寸。本發(fā)明采用前端和底端撐盤保護(hù)校正基準(zhǔn)的方法，相對(duì)于專用模具控制變形，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作，可將變形控制在一定范圍內(nèi)，便于后續(xù)校正。
【IPC分類】C21D9-00, C22F1-04
【公開號(hào)】CN104694723
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310653305
【發(fā)明人】吳凱, 蔣海濤, 尤逢海, 姚為, 張鐵軍, 賀曉軍, 何智勇
【申請(qǐng)人】北京航星機(jī)器制造有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2013年12月5日