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一种大尺寸高径厚比筒形件微变形真空高压气淬处理的工装结构制造技术

技术编号：43505798 阅读：4 留言：0更新日期：2024-11-29 17:09

一种大尺寸高径厚比筒形件微变形真空高压气淬处理的工装结构，它涉及真空热处理技术领域。本发明专利技术解决了现有在炉内风向循环方式固定条件下异形薄壁长筒形件多件同时进行高压气淬处理后存在的变形大、不同位置组织性能不均匀的问题。本发明专利技术的多个立柱的上下两端分别安装有顶盘和底盘，每相邻两个立柱之间均设有一个内挡风板，内挡风板位于工装架中心，内挡风板外侧设有外挡风板，外挡风板与对应的内挡风板之间设有工件，立柱上设有工件固定装置，两个工件固定装置之间安装有工件吊装组件，工件吊装组件与工件上部连接。本发明专利技术用于在通用真空高压气淬炉内保证超大尺寸高径厚比筒形件多件装炉情况下淬火、正火、回火等热处理过程的冷却均匀性。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及真空热处理，具体涉及一种大尺寸高径厚比筒形件微变形真空高压气淬处理的工装结构。

技术介绍

1、大型薄壁圆筒件是航空航天领域典型结构件，在各类航空航天装备产品中都具有广泛应用，如航空发动机壳体，该类零件具有尺寸大、高径厚比、弱刚度等特殊的结构特征，导致工件传统油淬处理后整体组织性能不均匀，畸变量难以控制，从而增加了零件成本、降低了零件使用性能。另外，对于工件装炉还会由于工件互相遮挡出现阴阳面现象，这对于热处理后零件的组织、性能及畸变有较大影响。

2、真空高压气淬技术，采用高压气体作为冷却介质，在真空条件下对工件进行快速冷却以改善材料性能的热处理方法。该技术因“绿色”、“精密”的优点赢得了工业发达国家的青睐。由于高压气淬过程受气体种类、气淬压力、风道结构等众多因素的影响，气淬后仍存在整体组织性能不均匀，畸变量难以控制的难题，限制了真空高压气淬技术在航空航天等领域超大尺寸高径厚比筒形件淬火过程中的应用。因此，亟需研制超大尺寸高径厚比筒形件微变形真空高压气淬处理的工装，解决零件组织性能不均匀，淬火变形大等行业难题。这对提升我国高压气淬技术水平，推动清洁热处理应用，促进绿色生产具有重要意义。

技术实现思路

1、本专利技术的目的是为了解决现有的现有在炉内风向循环方式固定条件下异形薄壁长筒形件多件同时进行高压气淬处理后存在的变形大、不同位置组织性能不均匀的问题，进而提供一种大尺寸高径厚比筒形件微变形真空高压气淬处理的工装结构。

2、本专利技术的技术方案是：</p>

3、一种大尺寸高径厚比筒形件微变形真空高压气淬处理的工装结构，它包括工装架、气体分配器6、多个工件固定装置9、多个工件吊装组件、多个外挡风板3和多个内挡风板7，工装架包括顶盘1、底盘5和多个立柱2，多个立柱2沿圆周方向均匀竖直分布，多个立柱2的上下两端分别安装有水平相对布置的顶盘1和底盘5，每相邻两个立柱2之间均设有一个竖直布置的内挡风板7，内挡风板7位于工装架中心，内挡风板7左右两端分别与对应的两个立柱2连接，每个内挡风板7的外侧均设有一个外挡风板3，外挡风板3上下两端分别与顶盘1和底盘5连接，外挡风板3与对应的内挡风板7之间设有竖直布置的工件，每个立柱2上设有至少一个工件固定装置9，每相邻两个立柱2上的两个工件固定装置9之间安装有一个工件吊装组件，工件吊装组件与工件上部连接，气体分配器6安装在底盘5上部中心，气体分配器6的每个出气口均朝上设置，出气口位于对应的工件正下方。

4、进一步地，外挡风板3为平面矩形或弧形，外挡风板3宽度对应的角度θ与周向喷嘴的数量m喷嘴和工件满装炉的装炉量n工件之间满足360°/m喷嘴≤θ≤360°/n工件。

5、进一步地，内挡风板7为弧形，内挡风板7宽度对应的角度α与工件满装炉的装炉量n工件之间满足α＝360°/n工件。

6、进一步地，每个工件固定装置9包括工件固定架本体、套筒和多个锁紧螺钉，套筒可滑动地套设在立柱2上，套筒侧面沿径向加工有多个锁紧螺孔、插销孔或长圆型插板槽，锁紧螺孔内螺旋安装有锁紧螺钉，套筒通过多个锁紧螺钉与立柱2可拆卸固定连接，套筒上端安装有工件固定架本体，工件固定架本体为等腰梯形架体。

7、进一步地，等腰梯形架体上端面的两腰处沿长度方向由前至后依次安装有一组v形卡槽，每相邻两个立柱2上的两个工件固定装置9上对应的两组v形卡槽的中线重合。

8、进一步地，每个工件吊装组件包括第一吊装杆10，每相邻两个立柱2上的两个工件固定装置9之间设有一个水平布置的第一吊装杆10，第一吊装杆10的两端分别安装在两个工件固定装置9上。

9、进一步地，第一吊装杆10外侧面沿长度方向由前至后依次均匀加工有多个限位槽，第一吊装杆10通过限位槽与对应的工件固定装置9上的v形卡槽卡接。

10、进一步地，每个工件吊装组件还包括第二吊装杆11和两个吊装连接板8，第二吊装杆11与第一吊装杆10结构尺寸相同，第二吊装杆11水平布置在第一吊装杆10正下方，吊装连接板8两端分别加工有两个吊装杆连接圆孔，第一吊装杆10两端分别插装在两个吊装连接板8上端的吊装杆连接圆孔中，第二吊装杆11两端分别插装在两个吊装连接板8下端的吊装杆连接圆孔中，工件上端侧面沿圆周方向均匀加工有多个径向布置的工件连接圆孔，第二吊装杆11中部插装在工件上呈中心对称布置的两个工件连接圆孔中。

11、进一步地，工件为大尺寸高径厚比筒形件，大尺寸高径厚比筒形件长度≥1m，大尺寸高径厚比筒形件径厚比d直径/d壁厚≥100。

12、进一步地，大尺寸高径厚比筒形件采用高压气淬炉冷却，高压气淬炉的冷却方式为360°圆周吹风或上下交替吹风或360°圆周吹风和下吹风的组合或360°圆周吹风和上吹风的组合或360°圆周吹风和上下交替吹风的组合。

13、本专利技术与现有技术相比具有以下效果：

14、1、本专利技术的大尺寸高径厚比筒形件微变形真空高压气淬处理的工装结构可以有效改善大尺寸高径厚比筒形件高压气淬过程中周围流场的均匀性，减少高压气体对工件的冲击作用，降低淬火应力，减少淬火变形，保证弱刚度筒形件整体的直线度和圆度。

15、2、本专利技术的大尺寸高径厚比筒形件微变形真空高压气淬处理的工装结构显著降低了零件形状、尺寸为高压气淬设备研制带来的困难，使得通用的高压气淬设备可以满足不同零件的定制化、柔性化、批量化的生产需求，极大的推动了真空高压气淬技术在航空航天等领域的应用，具有重要的工程应用价值。该工装结构可以在通用真空高压气淬炉内保证超大尺寸高径厚比筒形件多件装炉情况下淬火、正火、回火等热处理过程的冷却均匀性。

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【技术保护点】

1.一种大尺寸高径厚比筒形件微变形真空高压气淬处理的工装结构，其特征在于：它包括工装架、气体分配器(6)、多个工件固定装置(9)、多个工件吊装组件、多个外挡风板(3)和多个内挡风板(7)，工装架包括顶盘(1)、底盘(5)和多个立柱(2)，多个立柱(2)沿圆周方向均匀竖直分布，多个立柱(2)的上下两端分别安装有水平相对布置的顶盘(1)和底盘(5)，每相邻两个立柱(2)之间均设有一个竖直布置的内挡风板(7)，内挡风板(7)位于工装架中心，内挡风板(7)左右两端分别与对应的两个立柱(2)连接，每个内挡风板(7)的外侧均设有一个外挡风板(3)，外挡风板(3)上下两端分别与顶盘(1)和底盘(5)连接，外挡风板(3)与对应的内挡风板(7)之间设有竖直布置的工件，每个立柱(2)上设有至少一个工件固定装置(9)，每相邻两个立柱(2)上的两个工件固定装置(9)之间安装有一个工件吊装组件，工件吊装组件与工件上部连接，气体分配器(6)安装在底盘(5)上部中心，气体分配器(6)的每个出气口均朝上设置，出气口位于对应的工件正下方。

2.根据权利要求1所述的一种大尺寸高径厚比筒形件微变形真空高压

3.根据权利要求1所述的一种大尺寸高径厚比筒形件微变形真空高压气淬处理的工装结构，其特征在于：内挡风板(7)为弧形，内挡风板(7)宽度对应的角度α与工件满装炉的装炉量n工件之间满足α＝360°/n工件。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种大尺寸高径厚比筒形件微变形真空高压气淬处理的工装结构，其特征在于：每个工件固定装置(9)包括工件固定架本体、套筒和多个锁紧螺钉，套筒可滑动地套设在立柱(2)上，套筒侧面沿径向加工有多个锁紧螺孔、插销孔或长圆型插板槽，锁紧螺孔内螺旋安装有锁紧螺钉，套筒通过多个锁紧螺钉与立柱(2)可拆卸固定连接，套筒上端安装有工件固定架本体，工件固定架本体为等腰梯形架体。

5.根据权利要求4所述的一种大尺寸高径厚比筒形件微变形真空高压气淬处理的工装结构，其特征在于：等腰梯形架体上端面的两腰处沿长度方向由前至后依次安装有一组V形卡槽，每相邻两个立柱(2)上的两个工件固定装置(9)上对应的两组V形卡槽的中线重合。

6.根据权利要求5所述的一种大尺寸高径厚比筒形件微变形真空高压气淬处理的工装结构，其特征在于：每个工件吊装组件包括第一吊装杆(10)，每相邻两个立柱(2)上的两个工件固定装置(9)之间设有一个水平布置的第一吊装杆(10)，第一吊装杆(10)的两端分别安装在两个工件固定装置(9)上。

7.根据权利要求6所述的一种大尺寸高径厚比筒形件微变形真空高压气淬处理的工装结构，其特征在于：第一吊装杆(10)外侧面沿长度方向由前至后依次均匀加工有多个限位槽，第一吊装杆(10)通过限位槽与对应的工件固定装置(9)上的V形卡槽卡接。

8.根据权利要求7所述的一种大尺寸高径厚比筒形件微变形真空高压气淬处理的工装结构，其特征在于：每个工件吊装组件还包括第二吊装杆(11)和两个吊装连接板(8)，第二吊装杆(11)与第一吊装杆(10)结构尺寸相同，第二吊装杆(11)水平布置在第一吊装杆(10)正下方，吊装连接板(8)两端分别加工有两个吊装杆连接圆孔，第一吊装杆(10)两端分别插装在两个吊装连接板(8)上端的吊装杆连接圆孔中，第二吊装杆(11)两端分别插装在两个吊装连接板(8)下端的吊装杆连接圆孔中，工件上端侧面沿圆周方向均匀加工有多个径向布置的工件连接圆孔，第二吊装杆(11)中部插装在工件上呈中心对称布置的两个工件连接圆孔中。

9.根据权利要求8所述的一种大尺寸高径厚比筒形件微变形真空高压气淬处理的工装结构，其特征在于：工件为大尺寸高径厚比筒形件，大尺寸高径厚比筒形件长度≥1m，大尺寸高径厚比筒形件径厚比d直径/d壁厚≥100。

10.根据权利要求1或9所述的一种大尺寸高径厚比筒形件微变形真空高压气淬处理的工装结构，其特征在于：大尺寸高径厚比筒形件采用高压气淬炉冷却，高压气淬炉的冷却方式为360°圆周吹风或上下交替吹风或360°圆周吹风和下吹风的组合或360°圆周吹风和上吹风的组合或360°圆周吹风和上下交替吹风的组合。

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【技术特征摘要】

2.根据权利要求1所述的一种大尺寸高径厚比筒形件微变形真空高压气淬处理的工装结构，其特征在于：外挡风板(3)为平面矩形或弧形，外挡风板(3)宽度对应的角度θ与周向喷嘴的数量m喷嘴和工件满装炉的装炉量n工件之间满足360°/m喷嘴≤θ≤360°/n工件。

5.根据权利要求4所述的一种大尺寸高径厚比筒形件微变...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆文林，马靖博，姚佳伟，丛培武，杜春辉，游芯竹，
申请(专利权)人：中国机械总院集团北京机电研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：

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