一种实现高铁用护环精确控形的夹具及包含有夹具的装置及护环的热处理方法
【专利摘要】本发明涉及一种实现高铁用护环精确控形的夹具及包含有夹具的装置及护环的热处理方法。所述夹具包括套筒，所述套筒内开设有供芯轴穿入并可使芯轴在套筒内作轴向运动的型腔；所述套筒外端面套设有护环；控形装置的夹具设置在热处理炉内，热处理炉侧面设有一端连接在芯轴上的拉绳，拉绳另一端连接应力加载装置；本发明的处理方法包括试样装夹、施加应力场、时效热处理、护环保温阶段、卸载取样阶段。本发明为在传统热处理的基础上实现了护环应力场的施加，其技术优点主要表现在通过自行设计的工装夹具，可有效改善/消除护环等环形件制备加工过程中的残余应力，对防止护环后续使用过程中发生变形具有明显的抑制作用。
【专利说明】
一种实现高铁用护环精确控形的夹具及包含有夹具的装置及护环的热处理方法
技术领域
[0001]本发明涉及制件精密成形技术领域，特别涉及一种实现高铁用护环精确控形的夹具及包含有夹具的装置及护环的热处理方法。
【背景技术】
[0002]护环是电动机转子上的重要部件，其热套于端环上，受紧配合力、自身及绕组端部离心力、弯曲应力等作用，叠加应力高。要求护环材料具有高的强度、韧性以及较小的残余应力。目前护环的生产工艺流程为:配料—立式半连续铸造/真空熔炼+加压凝固/半固体成形—铸锭均匀化—锻造/环乳—热处理—机加工—去应力—精加工—检验—包装入库。其中，在塑性变形及热处理过程中，内部存在着残余应力或局部应力集中，导致制品后续加工成发生变形。因此，消除护环残余应力对实现产品精确控形至关重要。
[0003]目前普遍应用的消除残余应力的工艺是退火处理，对精度要求高的零件要在粗加工后进行人工时效处理，该工艺虽然能够在一定程度上消除残余应力，但消除残余应力的效果并不理想，尤其在环件方面，经过去应力退火处理，加工时还容易产生变形。因此，急需一种可消除环类零件残余应力的热处理方法，实现制品的精确控形。
【发明内容】
[0004]本发明针对高铁用护环制品后续加工过程中易出现变形和应力集中的问题，提供一种新型改善/消除环形件残余应力方法，实现高铁用护环制品加工成形过程中精确控形。
[0005]为此本发明采用的技术方案是:本发明包括套筒(I)，所述套筒(I)内开设有供芯轴(4)穿入并可使芯轴(4)在套筒(I)内作轴向运动的型腔;所述套筒(I)外端面套设有护环
(2)。
[0006]所述套筒(I)靠近所述护环(2)的一端设有台阶，所述台阶内端和护环(2)之间设有套设在所述套筒(I)外端面上的端盖(3)，所述端盖(3)和套筒(I)径向之间存在间隙，所述端盖(3)的外表面凸出护环(2)外表面设置。
[0007]所述套筒(I)分体设置，由轴向分体设置的八部分组装而成。
[0008]—种控形装置，所述夹具设置在热处理炉(5)内，所述热处理炉(5)侧面设有供拉绳穿过的通孔，所述拉绳一端连接在芯轴(4)上，所述拉绳另一端从热处理炉(5)穿出并连接至驱动所述拉绳运动的应力加载装置。
[0009]所述应力加载装置包括连接在拉绳端部的砝码(6)，在所述拉绳的运动路径上设有导向拉绳运动的定滑轮(7)。
[0010]所述夹具通过底座(8)固定在热处理炉(5)内，所述端盖(3)抵设在所述底座(8)上，所述套筒(I)另一端通过支架(9)抵设在所述底座(8)上。
[0011 ] 一种实现高铁用护环精确控形的热处理方法，按以下步骤进行:
I)试样装夹:将合金护环(2)套装在夹具上； 2)施加应力场:将装有护环(2)的夹具放入热处理炉(5)中，夹具通过底座(8)和支架
(9)固定在热处理炉(5)上，并通过定滑轮(7)与热处理炉(5)外的应力加载装置连接；
3)时效热处理:时效温度为200?600°C，时效时间为I?10小时，进行加热保温;护环(2)升温过程中，通过加载装置控制位移，施加足够的力保证芯轴(4)充满套筒(I)型腔；
4)护环(2)保温阶段:卸载，保持芯轴(4)充满套筒(I)型腔；
5)卸载取样:达到时效时间后，保持夹具系统，随热处理炉(5)冷却至室温后将护环(2)取下。
[0012]本发明的优点是:本发明为在传统热处理的基础上实现了护环应力场的施加，其技术优点主要表现在通过自行设计的工装夹具，可有效改善/消除护环等环形件制备加工过程中的残余应力，对防止护环后续使用过程中发生变形具有明显的抑制作用。
【附图说明】
[0013]图1为本发明夹具的结构示意图。
[0014]图2为图1套筒的结构示意图。
[0015]图3为控形装置芯轴充满套筒型腔前的结构示意图。
[0016]图4为控形装置芯轴充满套筒型腔后的结构示意图。
[0017]图中I为套筒、2为护环、3为端盖、4为芯轴、5为热处理炉、6为砝码、7为定滑轮、8为底座、9为支架。
【具体实施方式】
[0018]本发明包括套筒I，所述套筒I内开设有供芯轴4穿入并可使芯轴4在套筒I内作轴向运动的型腔;所述套筒I外端面套设有护环2。
[0019]所述套筒I靠近所述护环2的一端设有台阶，所述台阶内端和护环2之间设有套设在所述套筒I外端面上的端盖3，所述端盖3和套筒I径向之间存在间隙，所述端盖3的外表面凸出护环2外表面设置。
[0020]所述套筒I分体设置，由轴向分体设置的八部分组装而成。
[0021]一种控形装置，所述夹具设置在热处理炉5内，所述热处理炉5侧面设有供拉绳穿过的通孔，所述拉绳一端连接在芯轴4上，所述拉绳另一端从热处理炉5穿出并连接至驱动所述拉绳运动的应力加载装置。
[0022]所述应力加载装置包括连接在拉绳端部的砝码6，在所述拉绳的运动路径上设有导向拉绳运动的定滑轮7。
[0023]所述夹具通过底座8固定在热处理炉5内，所述端盖3抵设在所述底座8上，所述套筒I另一端通过支架9抵设在所述底座8上。
[0024]一种实现高铁用护环精确控形的热处理方法，按以下步骤进行:
1)试样装夹:将规格为Φ 10mm / Φ 200mm X 25mm的Cu_2.5A1-3.5Fe_3.5Ni合金护环2套装在工装夹具上，套筒I采用线切割的方式轴向切为八部分；
2)施加应力场:将装有护环2的夹具放入热处理炉5中，夹具与底座8和支架9固定在热处理炉5内，并通过定滑轮7与热处理炉5外相连接的应力加载装置施加载荷10kg，变形量为0.5-1.5%; 3)时效热处理:按照护环2的时效热处理工艺，时效温度为200?600°C，时效时间为I?10小时，进行加热保温。护环2升温过程中，通过加载装置控制位移，施加足够的力保证芯轴4充满套筒I型腔，行程为70mm;此时，套筒I与端盖3之间的间隙减小。护环2保温阶段，卸载，保持芯轴4充满套筒I型腔。
[0025](4)卸载取样。达到时效时间后，保持夹具系统，随热处理炉5冷却至室温后将试样取下。
【主权项】
1.一种实现高铁用护环精确控形的夹具，其特征在于，包括套筒(I)，所述套筒(I)内开设有供芯轴(4)穿入并可使芯轴(4)在套筒(I)内作轴向运动的型腔;所述套筒(I)外端面套设有护环(2)。2.根据权利要求1所述的一种实现高铁用护环精确控形的夹具，其特征在于，所述套筒(I)靠近所述护环(2)的一端设有台阶，所述台阶内端和护环(2)之间设有套设在所述套筒(I)外端面上的端盖(3)，所述端盖(3)和套筒(I)径向之间存在间隙，所述端盖(3)的外表面凸出护环(2)外表面设置。3.根据权利要求1所述的一种实现高铁用护环精确控形的夹具，其特征在于，所述套筒(I)分体设置，由轴向分体设置的八部分组装而成。4.一种包括有权利要求1或2或3所述夹具的控形装置，其特征在于，所述夹具设置在热处理炉(5)内，所述热处理炉(5)侧面设有供拉绳穿过的通孔，所述拉绳一端连接在芯轴(4)上，所述拉绳另一端从热处理炉(5)穿出并连接至驱动所述拉绳运动的应力加载装置。5.根据权利要求4所述的控形装置，其特征在于，所述应力加载装置包括连接在拉绳端部的砝码(6)，在所述拉绳的运动路径上设有导向拉绳运动的定滑轮(7)。6.根据权利要求4所述的控形装置，其特征在于，所述夹具通过底座(8)固定在热处理炉(5)内，所述端盖(3)抵设在所述底座(8)上，所述套筒(I)另一端通过支架(9)抵设在所述底座(8)上。7.一种实现高铁用护环精确控形的热处理方法，其特征在于，按以下步骤进行: 1)试样装夹:将合金护环(2)套装在夹具上； 2)施加应力场:将装有护环(2)的夹具放入热处理炉(5)中，夹具通过底座(8)和支架(9)固定在热处理炉(5)上，并通过定滑轮(7)与热处理炉(5)外的应力加载装置连接； 3)时效热处理:时效温度为200?600°C，时效时间为I?10小时，进行加热保温；护环(2)升温过程中，通过加载装置控制位移，施加足够的力保证芯轴(4)充满套筒(I)型腔； 4)护环(2)保温阶段:卸载，保持芯轴(4)充满套筒(I)型腔； 5)卸载取样:达到时效时间后，保持夹具系统，随热处理炉(5)冷却至室温后将护环(2)取下。
【文档编号】C21D9/40GK105925781SQ201610401529
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月11日
【发明人】周志云, 宋克兴, 杭弢, 陈小红, 陈阳, 孟高军
【申请人】江苏迅达电磁线有限公司