一种异心铸造铝合金构件热处理变形的快速校正方法
【技术领域】
[0001]本发明属于铸造铝合金热处理领域，涉及到一种异心复杂铸造铝合金构件热处理变形的快速校正方法，它适用于多段异心筒体相连的复杂铸造铝合金类零件。
【背景技术】
[0002]航天产品上应用日益广泛的异心复杂铸造铝合金构件，由多段异心筒体相连而成，在热处理时易发生复杂变形，目前生产实际中，仅靠传统的热处理工艺参数优化和维形，不能有效控制构件不同筒体部位的变形，因此不能满足后续机械加工要求。由于异心复杂铸造铝合金构件本身结构和形状限制，使用整体式模具校正操作周期长而不方便，且不能与尺寸精度低的铸造构件贴合良好。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种异心铸造铝合金构件热处理变形的快速校正方法，可以有效控制多段异心筒体相连的复杂铸造铝合金类构件的热处理变形，使构件校正后满足后续机械加工要求，且操作快速方便。
[0004]本发明所采用的技术方案是:一种异心铸造铝合金构件热处理变形的快速校正方法，包括如下步骤:
[0005]第一步:测量记录构件各筒体的水平与垂直方向外径尺寸；该步骤的目的主要是为了测量各筒体端部的外直径，以内撑板为水平方向，与之成90°为垂直方向；
[0006]第二步:在各筒体的端部分别安装保护撑盘，保护撑盘的形状尺寸与筒体端部相适应；保护撑盘的作用是保证筒体热加工时不变形。
[0007]第三步:将安装好保护撑盘的构件进行淬火处理，选择直径最大的端面为底面垂直放入加热炉进行加热；这种热处理方式可以减少淬火变形。
[0008]第四步:取下保护撑盘，依据淬火前记录的构件尺寸，对构件各筒体的尺寸进行校正；即对构件上各筒体自身的尺寸进行校正，包括各筒体端口尺寸，筒体与筒体内撑板的交汇处的外直径进行校正。
[0009]第五步:将保护撑盘安装在各筒体端部，以一个筒体为基准筒体并固定，根据淬火前记录的各筒体的偏心尺寸，用千斤顶校正待测筒体的偏心尺寸。该步骤进行各筒体之间位置的校正，将一个筒体固定作为基准，除待测筒体外，其余筒体也可固定，然后将千斤顶置于待测筒体的端部进行校正。
[0010]所述第三步淬火处理时，构件入炉温度小于300°C，以80_90°C /h的速度升至530°C，保温0.2h后再以0.5-10C /min的升温速度升至540°C，构件在540°C保温14h，然后以小于1s的转移速度入水，水温要求50-60°C，构件在水中停留5min。
[0011]所述筒体固定的方式为采用卡箍卡在筒体端部,卡箍固定在一平台上。
[0012]所述保护撑盘为环形结构。中空的环形结构有利于淬火过程中水流在内腔充分流动，保证了冷却的均匀性。
[0013]所述第四步和第五步在淬火后Ih内完成。
[0014]所述撑盘的刃口部分具有斜度。
[0015]本发明还提供一种校正装置，包括一平台、固定在平台上的多个用于固定构件筒体的卡箍和置于平台上的千斤顶，卡箍包括上卡箍和下卡箍，上卡箍和下卡箍通过螺钉固定。
[0016]本发明的有益效果:
[0017]I)采用前端和底端撑盘保护校正基准的方法，相对于专用模具控制变形，结构简单，易于操作，可将变形控制在一定范围内，便于后续校正。
[0018]2)在对各分型面保护的基础上，通过千斤顶校正不同筒体之间位置尺寸，可达到控制变形的目的。
[0019]3)分步测量与校正将复杂构件简化为多个简单结构逐步完成测量与校形，降低了测量与校正的难度，保证了校形的快速实现。
【附图说明】
[0020]图1为本发明实施例中使用的异心铸造铝合金构件的结构示意图；
[0021]图2为本发明实施例中的异心铸造铝合金构件入炉摆放位置图。
[0022]图3为本发明实施例中的异心铸造铝合金构件所使用的保护撑盘示意图。
[0023]图4为本发明实施例中校正异心铸造铝合金构件中各筒体位置校正工装示意图
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本发明的最佳实施例作进一步详细说明。
[0025]以图1的异心复杂铸造铝合金构件热处理变形的校正为例，其形状尺寸见附图1，由两个筒体构成，一个为大圆筒体，一个为小圆筒体，材料为ZLl 14A，树脂砂型铸造，铸件总长为1042mm,截面最大直径为Φ 523mm,小圆外径Φ 352mm。薄壁区厚度毛还厚度为9mm,机加工去除外皮尺寸壁厚要求满足2.5mm。整个内腔要求不加工。热处理前、后要求大、小圆位置变形量不超过1.5mm,大、小圆椭圆度不大于2mm。
[0026]【具体实施方式】按如下工艺步骤进行:第一步四点测量记录:测量小圆筒体水平与垂直方向外径尺寸(Φ352尺寸部位)、大圆筒体水平与垂直方向外径尺寸(Φ523尺寸部位)，(即通过四点划线确定的水平方向和与之成90°的垂直方向的外径尺寸)。第二步安装校正基准保护工装:构件大圆筒体底端安装半月形保护撑盘6 ;在大圆筒体前端安装大圆保护撑盘3 ;在小圆筒体前端安装小圆保护撑盘2。第三步带工装淬火处理:选择异心复杂铸造铝合金构件的半月形端面为底面，构件垂直入炉加热，如图2。选择入炉温度小于300°C入炉，比如290。。，以80-900C /h的速度升至530°C，保温0.2h后再以0.5-1 °C /min的升温速度升至540°C，构件在540°C保温14h (h为小时)，然后以小于1s的转移速度入水，水温要求50-60°C，构件在水中停留5min。当然优选的加热处理的方式如下:以80°C /h的速度升至530°C，保温0.2h，再以0.50C /min的升温速度升至540°C，构件在540°C保温14h，然后以不大于1s的转移速度迅速入水，水温要求50-60°C。构件在水中停留5min。第四步测量各分型面并校正(第四步和第五步操作在淬火后Ih内完成):对构件小圆筒体(Φ352尺寸部位)端口圆度进行测量，并依据淬火前记录尺寸进行校正，可以利用压力机对端口淬火变形进行校正，达到入炉前的圆度要求；对构件大圆筒体(Φ523尺寸部位)圆度进行测量，测量部位分别为端口外直径、筒体与筒体内撑板的交汇沿线处的外直径；对底端半月形尺寸(Φ 523尺寸部位、弦长尺寸部位)进行测量并校正。第五步测量与校正大圆筒体与小圆筒体位置偏差:如图4所示，以大圆为基准，将构件I用卡箍4、5、9、10固定在平台7上，再次安装小圆前端保护撑盘2、大圆前端保护撑盘3及大圆底端半月形保护撑盘6，以防止校正小圆端口与大圆筒体位置时各部位发生二次变形；使用千斤顶8校正大圆与小圆偏心尺寸，以平台7反测小圆位置来调整校正尺寸，即当大圆的两端外径正确后，以大筒体为基准用卡箍固定大圆，使大圆与平台形成关联，将千斤顶置于小圆筒体需要上行的位置下，通过千斤顶的上行来实现大、小圆筒体圆心相对位置的校正；待尺寸合格后拆除工装。
[0027]如图3所示，小圆前端保护撑盘2、大圆前端保护撑盘3及大圆底端半月形保护撑盘6的刃口部分具有斜度。由构件筒体端面内止口向外倾斜(类似于铸件制芯时要有拔模斜度)，便于安装与拆卸。
[0028]大圆前端保护撑盘3与底端半月形保护撑盘6突出工件部分便于构件的拆装，小圆前端保护撑盘2外沿小于构件。这样的结构在小圆筒体的前端用千斤顶校形时，其作用力直接全部加载在筒体上。
[0029]大圆前端保护撑盘3与底端半月形保护撑盘6突出构件部分便于构件的拆装，小圆前端保护撑盘2外沿小于构件。这样的结构在小圆筒体的前端用千斤顶8校形时，其作用力直接全部加载在小圆筒体上，便于校正时对构件施加压力。
【主权项】
1.一种异心铸造铝合金构件热处理变形的快速校正方法，包括如下步骤: 第一步:测量记录构件各筒体的水平与垂直方向外径尺寸； 第二步:在各筒体的端部分别安装保护撑盘，保护撑盘的形状尺寸与筒体端部相适应； 第三步:将安装好保护撑盘的构件进行淬火处理，选择直径最大的端面为底面垂直放入加热炉进行加热； 第四步:取下保护撑盘，依据淬火前记录的构件尺寸，对构件各筒体的尺寸进行校正；第五步:将保护撑盘安装在各筒体端部，以一个筒体为基准筒体并固定，根据淬火前记录的各筒体的偏心尺寸，用千斤顶校正待测筒体的偏心尺寸。
2.根据权利要求1所述的异心铸造铝合金构件热处理变形的快速校正方法，其特征在于:所述第三步淬火处理时，构件入炉温度小于300°C，以80-90°C /h的速度升至530°C，保温0.2h后再以0.5-10C /min的升温速度升至540°C，构件在540°C保温14h，然后以小于1s的转移速度入水，水温要求50-60°C，构件在水中停留5min。
3.根据权利要求1所述的异心复杂铸造铝合金构件热处理变形的快速校正方法，其特征在于:所述筒体固定的方式为采用卡箍卡在筒体端部，卡箍固定在一平台上。
4.根据权利要求1所述的异心复杂铸造铝合金构件热处理变形的快速校正方法，其特征在于:所述保护撑盘为环形结构。
5.根据权利要求2所述的异心复杂铸造铝合金构件热处理变形的快速校正方法，其特征在于:所述第四步和第五步在淬火后Ih内完成。
6.根据权利要求4所述的异心复杂铸造铝合金构件热处理变形的快速校正方法，其特征在于:所述撑盘的刃口部分具有斜度。
【专利摘要】本发明公开了一种异心铸造铝合金构件热处理变形的快速校正方法，包括如下步骤：第一步：测量记录构件各筒体的水平与垂直方向外径尺寸；第二步：在各筒体的端部分别安装保护撑盘；第三步：将安装好保护撑盘的构件进行淬火处理，选择直径最大的端面为底面垂直放入加热炉进行加热；第四步：取下保护撑盘，依据淬火前记录的构件尺寸，对构件各筒体的尺寸进行校正；第五步：将保护撑盘安装在各筒体端部，以一个筒体为基准筒体并固定，根据淬火前记录的各筒体的偏心尺寸，用千斤顶校正待测筒体的偏心尺寸。本发明采用前端和底端撑盘保护校正基准的方法，相对于专用模具控制变形，结构简单，易于操作，可将变形控制在一定范围内，便于后续校正。
【IPC分类】C21D9-00, C22F1-04
【公开号】CN104694723
【申请号】CN201310653305
【发明人】吴凯, 蒋海涛, 尤逢海, 姚为, 张铁军, 贺晓军, 何智勇
【申请人】北京航星机器制造有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年12月5日