大型带收口筒状薄壁工件的热处理方法、安装边和热处理夹具与流程

本发明属于热处理技术，涉及一种大型带收口筒状薄壁工件的热处理方法、安装边和热处理夹具。

背景技术：

带收口的筒状薄壁环形零件，经焊接后需进行真空热处理保证材料最终性能，此类零件由薄壁钣金件焊接而成，在真空热处理加工中，经常出现零件表面多处针状鼓包、凹坑、翘曲及表面大面积凹陷等缺陷而引起报废。大型带收口的筒状薄壁环形零件，因零件在热处理前有成型、焊接等工序，零件形状特殊、尺寸大薄壁，热处理前就存在各种复杂的加工应力，在热处理过程中，成型应力、焊接应力与热处理热应力、材料组织应力叠加影响，真空热处理变形控制一直是这一领域的难题。在公开号为cn102747196a的发明申请中公开了一种防止环形工件变形的支撑装置，但该装置处理的零件为形状简单的环形薄壁工件，不能解决带收口的筒状薄壁环形零件的变形问题。

技术实现要素：

本发明的目的是：提出一种大型带收口筒状薄壁工件的热处理方法、安装边和热处理夹具，以便避免大型带收口筒状薄壁工件热处理后出现零件表面多处针状鼓包、凹坑、翘曲及表面大面积凹陷等缺陷，提高零件的合格率。

本发明的技术方案是：大型带收口筒状薄壁工件的热处理方法，被处理的筒状薄壁工件2的外径不小于800mm，轴向长度不小于500mm，筒状薄壁工件2的上端带有圆弧形收口段,筒状薄壁工件2的壁厚不大于1.5mm；其特征在于，热处理的步骤如下：

1、焊接安装边5：将安装边5的下端口与筒状薄壁工件2的上端口对齐并点焊连接，焊点沿圆周均布，相邻焊点的间距为30mm～40mm；

2、装配筒状薄壁工件2和热处理夹具：将内支撑筒3放到底板9的中间，然后将筒状薄壁工件2套装在内支撑筒3的外面，筒状薄壁工件2的下端口与内支撑筒3的下端相贴，再将外筒1放到底板9上，套装在筒状薄壁工件2的外面，至此完成筒状薄壁工件2和热处理夹具的装配；

3、热处理：将装配筒状薄壁工件2和热处理夹具吊装到热处理炉中，关闭炉门，对炉子进行抽真空，使炉内真空度低于6.65×10^-2pa，加温到热处理规范规定的温度，保温热处理规范规定的时间，向炉内充入氩气进行冷却，冷却到80℃以下出炉。

如上面所述大型带收口筒状薄壁工件的热处理方法使用的安装边5，其特征在于：安装边5是一个台阶圆筒，它的上段筒的外径小于下段筒的外径，上段筒的高度h1＝15mm～20mm，下段筒的高度h2＝10mm～15mm，下段筒的外径与筒状薄壁工件2上端口的外径相同，安装边5的材质和壁厚与筒状薄壁工件2的材质和壁厚相同；在安装边5上端口上有至少2个沿圆周均布的工件吊装把手5。

如上面所述大型带收口筒状薄壁工件的热处理方法使用的热处理夹具，其特征在于：热处理夹具包括外筒1、内支撑筒3、内支撑筒外环4、内支撑筒吊装把手7、外筒吊装把手8、底板(9)和底板吊装把手10；底板吊装把手10固定在底板9的周边；内支撑筒3是一个圆筒，内支撑筒3的外表面形状与筒状薄壁工件2的外表面形状相同，在内支撑筒3的上端口，筒状薄壁工件2套在内支撑筒3的外面，内支撑筒3的外表面形状与筒状薄壁工件2的外表面之间的间隙为1mm～1.5mm，内支撑筒3高度高于筒状薄壁工件2的高度与安装边5高度之和50mm～100mm，在内支撑筒3的上端口上有至少2个沿圆周均布的内支撑筒吊装把手7；外筒1是一个圆筒，外筒1的下端口位于底板9上，外筒1套在筒状薄壁工件2的外面，在外筒1的上端口上有至少2个沿圆周均布的外筒吊装把手8。

本发明的优点是：提出了一种大型带收口筒状薄壁工件的热处理方法、安装边和热处理夹具，避免了大型带收口筒状薄壁工件热处理后出现零件表面多处针状鼓包、凹坑、翘曲及表面大面积凹陷等缺陷，提高了零件的合格率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中安装边的结构示意图。

图3是实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明做进一步详细说明。参见图1、2、3，大型带收口筒状薄壁工件的热处理方法，被处理的筒状薄壁工件2的外径不小于800mm，轴向长度不小于500mm，筒状薄壁工件2的上端带有圆弧形收口段,筒状薄壁工件2的壁厚不大于1.5mm；其特征在于，热处理的步骤如下：

1、焊接安装边5：将安装边5的下端口与筒状薄壁工件2的上端口对齐并点焊连接，焊点沿圆周均布，相邻焊点的间距为30mm～40mm；其作用在于加强筒状薄壁工件2的上端口强度，防止上端口变形；

2、装配筒状薄壁工件2和热处理夹具：将内支撑筒3放到底板9的中间，然后将筒状薄壁工件2套装在内支撑筒3的外面，筒状薄壁工件2的下端口与内支撑筒3的下端相贴，再将外筒1放到底板9上，套装在筒状薄壁工件2的外面，至此完成筒状薄壁工件2和热处理夹具的装配；内支撑筒3型面与筒状薄壁工件2的型面相同，避免了筒状薄壁工件2的型面内陷；在内支撑筒3的上端口焊接的内支撑筒外环4与安装边5转接部位相贴，与安装边5共同防止了筒状薄壁工件2的上端口的翘曲变形；内支撑筒3的下端口向上50mm内，内支撑筒3的外表面形状与筒状薄壁工件2的外表面之间的间隙从上到下逐步减小，在内支撑筒3的下端口处，上述间隙为零，防止了筒状薄壁工件2的上端口的翘曲变形；外筒1在筒状薄壁工件2的外面，阻止了热处理冷却时氩气直接吹向筒状薄壁工件2的外表面引起，零件表面多处针状鼓包、凹坑及表面大面积凹陷等缺陷；

3、热处理：将装配筒状薄壁工件2和热处理夹具吊装到热处理炉中，关闭炉门，对炉子进行抽真空，使炉内真空度低于6.65×10^-2pa，加温到热处理规范规定的温度，保温热处理规范规定的时间，向炉内充入氩气进行冷却，冷却到80℃以下出炉。

如上面所述大型带收口筒状薄壁工件的热处理方法使用的安装边5，其特征在于：安装边5是一个台阶圆筒，它的上段筒的外径小于下段筒的外径，上段筒的高度h1＝15mm～20mm，下段筒的高度h2＝10mm～15mm，下段筒的外径与筒状薄壁工件2上端口的外径相同，安装边5的材质和壁厚与筒状薄壁工件2的材质和壁厚相同；在安装边5上端口上有至少2个沿圆周均布的工件吊装把手5。

如上面所述大型带收口筒状薄壁工件的热处理方法使用的热处理夹具，其特征在于：热处理夹具包括外筒1、内支撑筒3、内支撑筒外环4、内支撑筒吊装把手7、外筒吊装把手8、底板(9)和底板吊装把手10；底板吊装把手10固定在底板9的周边；内支撑筒3是一个圆筒，内支撑筒3的外表面形状与筒状薄壁工件2的外表面形状相同，在内支撑筒3的上端口，筒状薄壁工件2套在内支撑筒3的外面，内支撑筒3的外表面形状与筒状薄壁工件2的外表面之间的间隙为1mm～1.5mm，内支撑筒3高度高于筒状薄壁工件2的高度与安装边5高度之和50mm～100mm，在内支撑筒3的上端口上有至少2个沿圆周均布的内支撑筒吊装把手7；外筒1是一个圆筒，外筒1的下端口位于底板9上，外筒1套在筒状薄壁工件2的外面，在外筒1的上端口上有至少2个沿圆周均布的外筒吊装把手8。

内支撑筒3的上端口焊接的内支撑筒外环4与安装边5转接部位相贴；从内支撑筒3的下端口向上50mm内，内支撑筒3的外表面形状与筒状薄壁工件2的外表面之间的间隙从上到下逐步减小，在内支撑筒3的下端口处，上述间隙为零。

实施例1

带收口的筒状薄壁工件材料为1cr11ni2w2mov，壁厚为0.7mm,大端直径为ф940，小端直径为ф852，高为752，参见图3。

该焊接的安装边上段筒的高度h1＝15mm，下段筒的高度h2＝10mm，内支撑筒的外表面形状与筒状薄壁工件的外表面之间的间隙为1mm，内支撑筒高度高于筒状薄壁工件的高度与安装边高度之和50mm，安装边下端口与工件的上端口对齐并点焊连接，焊点沿圆周均布，相邻焊点的间距为30mm。

步骤1，装炉：选用立式真空炉，将装夹好的零件平放在托架上装炉；放两支测量零件温度的负载热电偶，所述负载热电偶放置在零件旁，并使该负载热电偶与零件接触。

步骤2，真空淬火：所述真空淬火的过程是，将真空炉抽真空至真空室的工作压低于6.65×10^-3pa；将真空炉升温至1050℃，并保温使位于该真空炉内的零件的温度达到1050℃，在1050±10℃保温20分+5分。保温结束后，开启真空炉底部和顶部进气阀，向炉内充入氩气；所述氩气的压力为0.8～1.0bar；充入氩气时，通过风扇搅拌将零件冷到50℃出炉空冷。

步骤3：真空回火：所述真空回火的过程是，将真空炉抽真空至真空室的工作压强为6.65×10-3pa。将真空炉升温至650℃，并保温使位于该真空炉内的零件的温度达到650℃，在650±10℃保温30+10分。保温结束后，向炉内充入氩气；所述氩气的压力为0.8～1.0bar；充入氩气时，通过风扇搅拌将零件冷到50℃出炉空冷。

为验证本实施例的效果，对零件进行检测，其结果未发现有鼓包、凹坑或塌陷及其它变形产生。

实施例2

带收口的筒状薄壁工件材料为1cr11nimov，零件壁厚为0.9mm,大端直径为ф940，小端直径为ф852，高为752。

该焊接的安装边上段筒的高度h1＝20mm，下段筒的高度h2＝15mm，内支撑筒的外表面形状与筒状薄壁工件的外表面之间的间隙为1.5mm，内支撑筒高度高于筒状薄壁工件的高度与安装边高度之和80mm，安装边下端口与工件的上端口对齐并点焊连接，焊点沿圆周均布，相邻焊点的间距为35mm。

步骤1，装炉：选用卧式真空炉，将装夹好的零件平放在托架上装炉；放两支测量零件温度的负载热电偶，所述负载热电偶放置在零件旁，并使该负载热电偶与零件接触。

步骤2，抽真空：对炉子进行抽真空，使炉内压力抽至低于6.65×10-2pa；

步骤3真空淬火：以10℃/分将炉温升至600℃，保温至零件温度达600止；以6℃/分将炉温升至800℃，保温至零件温度达800止，并分压至10～50pa；以3℃/分将炉温升至1050℃，保温至零件温度达1050℃±10℃止。在1050℃±10℃保温30+10分。保温结束后，向炉内充入氩气；所述氩气的压力为1.8～2.0bar；充入氩气时，通过风扇搅拌将零件冷到50℃出炉空冷。

步骤4：真空回火：所述真空回火的过程是，将真空炉抽真空至真空室的工作压强为6.65×10-3pa。将真空炉升温至650℃，并保温使位于该真空炉内的零件的温度达到650±10℃，在650±10℃保温1小时+10分。保温结束后，向炉内充入氩气或氮气；所述氩气或氮气的压力为1.8～2.0bar；充入氩气或氮气时，通过风扇搅拌将零件冷到50℃出炉空冷。

为验证本实施例的效果，对零件进行检测，其结果未发现有针状凹坑、鼓包或塌陷及其它变形产生。

实施例3

带收口的筒状薄壁工件材料为1cr11nimov，壁厚0.7mm,大端直径为ф940，小端直径为ф852，高为752。对零件进行退火热处理。

该焊接的安装边上段筒的高度h1＝15mm，下段筒的高度h2＝15mm，内支撑筒的外表面形状与筒状薄壁工件的外表面之间的间隙为1.5mm，内支撑筒高度高于筒状薄壁工件的高度与安装边高度之和50mm，安装边下端口与工件的上端口对齐并点焊连接，焊点沿圆周均布，相邻焊点的间距为30mm。

步骤1，装炉：选用立式或卧室真空炉，将装夹好的零件平放在托架上装炉；放两支测量零件温度的负载热电偶，所述负载热电偶放置在零件旁，并使该负载热电偶与零件接触或接近。

步骤2，抽真空：对炉子进行抽真空，使炉内压力抽至低于6.65×10-2pa；

步骤3，升温：以10℃/分将炉温升至600℃，保温至零件温度达600℃止，以6℃/分将炉温升至755℃，保温至零件温度达755℃±10℃止。

步骤4，真空退火：在755℃，保温1小时，保温结束后，向炉内充入氩气，所述氩气的压力为1.0bar；充入氩气时，通过风扇搅拌将零件冷到80℃出炉空冷。

为验证本实施例的效果，对零件进行检测，其结果未发现有针状凹坑或塌陷及其它变形产生。