一種開大窗口的鈦合金焊接構(gòu)件真空熱處理變形控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種開大窗口的鈦合金焊接構(gòu)件真空熱處理變形控制方法,包括如下步驟:第一步:在構(gòu)件的兩個端部分別安裝保護撐盤,通過立柱拉桿連接與支撐;第二步:根據(jù)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特點規(guī)定構(gòu)件入爐放置方式,選擇閉合筒體長度較長的一端朝下垂直放置;第三步:構(gòu)件選擇室溫入爐,預(yù)抽真空,升溫達到預(yù)定溫度后保溫,然后隨爐冷卻;第四步:當(dāng)撐盤冷卻后并與構(gòu)件筒體有一定間隙時,再將撐盤垂直拆卸。其優(yōu)點是:采用兩端撐盤,中間拉桿連接維型的方法,相對于專用模具的控制變形,結(jié)構(gòu)簡單,易于操作,可以控制構(gòu)件發(fā)生橢圓和撓曲變形,避免了反復(fù)加熱校形。
【專利說明】一種開大窗口的鈦合金焊接構(gòu)件真空熱處理變形控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種鈦合金真空熱處理方法,具體涉及一種開大窗口的鈦合金焊接構(gòu)件真空熱處理變形控制方法,它適用于開大窗口的薄壁鈦合金類零件。
【背景技術(shù)】
[0002]航天產(chǎn)品上應(yīng)用日益廣泛的鈦合金構(gòu)件,一方面是為了便于在內(nèi)部安裝大量設(shè)備必須開設(shè)大窗口 ;另一方面,受圈圓設(shè)備以及鈦合金板材幅面尺寸的限制,構(gòu)件由多個圈圓成型的筒體組合焊接而成,構(gòu)件包含多道縱、環(huán)焊縫且焊接殘余應(yīng)力大,需要通過去應(yīng)力退火達到防止變形及開裂的目的。這類構(gòu)件在熱處理時易發(fā)生復(fù)雜變形,目前生產(chǎn)實際中,僅靠傳統(tǒng)的熱處理工藝參數(shù)優(yōu)化,不能有效控制構(gòu)件不同部位的變形,因此不能滿足后續(xù)機加工的要求。由于開大窗口的鈦合金焊接構(gòu)件本身結(jié)構(gòu)和形狀的限制,使用整體式模具的熱校形操作周期長而不方便,且成本昂貴。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是提供一種開大窗口的鈦合金焊接構(gòu)件真空熱處理變形控制方法,它可以有效控制薄壁、開大窗口的鈦合金焊接構(gòu)件的熱處理變形,使構(gòu)件滿足后續(xù)機加工的要求,且操作簡便。
[0004]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的,一種開大窗口的鈦合金焊接構(gòu)件真空熱處理變形控制方法,它包括如下步驟,
[0005]第一步:構(gòu)件兩端安裝保護撐盤,撐盤采用立柱連接與支撐,立柱上安裝凸臺,以減少撐盤對構(gòu)件的壓力,撐盤外徑尺寸與構(gòu)件內(nèi)徑尺寸留有間隙,以保證在加熱保溫狀態(tài)下尺寸配合良好;
[0006]第二步:將構(gòu)件入爐,選擇閉合筒體長度較長的一端朝下垂直放置,以減少構(gòu)件自重導(dǎo)致的變形;
[0007]第三步:構(gòu)件選擇室溫入爐,預(yù)抽真空,可以防止工件在加熱過程中發(fā)生氧化,升溫達到預(yù)定溫度后保溫,然后隨爐冷卻;
[0008]第四步:當(dāng)撐盤冷卻后并與構(gòu)件筒體有間隙時,再將撐盤拆卸,撐盤應(yīng)垂直取出,避免對構(gòu)件筒體的碰撞。
[0009]所述的第一步構(gòu)件兩端保護撐盤與構(gòu)件固定的方式為采用立柱拉桿連接,通過上撐盤處的拉桿螺母固定,保護撐盤為環(huán)形結(jié)構(gòu)并留有減輕孔,可以減少撐盤重量,保護撐盤的刃口部分具有斜度,便于撐盤安裝,立柱拉桿上有安裝凸臺,可對撐盤進行支撐,減少撐盤對構(gòu)件的壓力,撐盤可以精確控制構(gòu)件筒體的圓度,通過與立柱的連接,可以防止開大窗口的構(gòu)件筒體撓曲變形的發(fā)生。
[0010]所述第三步真空熱處理時,預(yù)抽真空度達到I?5X10_2Pa,防止構(gòu)件在加熱過程中發(fā)生氧化;以2?3°C /min的速度升至700°C,保持真空度為I?5 X 10_2Pa ;構(gòu)件在700°C保溫1.5h,然后隨爐冷卻至小于200°C關(guān)閉擴散泵,構(gòu)件在低于80°C時出爐。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點是,I)采用撐盤加立柱的方法,相對于專用模具控制變形,結(jié)構(gòu)簡單,易于操作,可達到控制開大窗口構(gòu)件撓曲變形的目的;2)采用低溫入爐,緩慢加熱的升溫工藝,減小了開大窗口構(gòu)件升溫產(chǎn)生的熱應(yīng)力,減小了變形的產(chǎn)生;3)通過規(guī)定真空度、升溫速度、保溫溫度與時間,有利于實現(xiàn)構(gòu)件的較高力學(xué)性能和較小變形的最佳結(jié)合;4)基于掌握的撐盤與構(gòu)件熱膨脹的規(guī)律,采用通過撐盤控制對構(gòu)件筒體圓度的目的;5)通過帶工裝的真空熱處理,構(gòu)件達到了退火與校形的雙重目的,解決了開大窗口的焊接構(gòu)件產(chǎn)生裂紋和撓曲變形的難題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明實施例中的開大窗口的鈦合金焊接構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0013]圖2為本發(fā)明實施例中的開大窗口的鈦合金焊接構(gòu)件所使用的保護撐盤示意圖;
[0014]圖3為本發(fā)明實施例中的開大窗口的鈦合金焊接構(gòu)件所使用的立柱與撐盤連接的工裝示意圖。
[0015]圖4為本發(fā)明實施例中的開大窗口的鈦合金焊接構(gòu)件的入爐擺放位置圖。
[0016]圖中,I上撐盤,2凸臺,3拉桿,4下?lián)伪P。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)介紹:
[0018]一種開大窗口的鈦合金焊接構(gòu)件真空熱處理變形控制方法,包括如下步驟:
[0019]第一步:構(gòu)件兩端安裝保護撐盤,撐盤采用立柱連接與支撐,立柱上安裝凸臺,以減少撐盤對構(gòu)件的壓力,撐盤外徑尺寸與構(gòu)件內(nèi)徑尺寸留有一定間隙,以保證在加熱保溫狀態(tài)下尺寸配合良好;
[0020]第二步:根據(jù)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特點規(guī)定構(gòu)件入爐放置方式,選擇閉合筒體長度較長的一端朝下垂直放置,以減少構(gòu)件自重導(dǎo)致的變形;
[0021]第三步:構(gòu)件選擇室溫入爐,預(yù)抽真空,可以防止工件在加熱過程中發(fā)生氧化,升溫達到預(yù)定溫度后保溫,然后隨爐冷卻;
[0022]第四步:當(dāng)撐盤冷卻后并與構(gòu)件筒體有一定間隙時,再將撐盤拆卸。撐盤應(yīng)垂直取出,避免對構(gòu)件筒體的碰撞。
[0023]所述第三步真空熱處理時,預(yù)抽真空度達到(I?5) X 10?,防止構(gòu)件在加熱過程中發(fā)生氧化;以2?3°C /min的速度升至700°C,保持真空度為(I?5) X 10_2Pa ;構(gòu)件在700°C保溫1.5h,然后隨爐冷卻至小于200°C關(guān)閉擴散泵,構(gòu)件在低于80°C時出爐。
[0024]構(gòu)件兩端保護撐盤與構(gòu)件固定的方式為采用立柱拉桿連接,通過上撐盤處的拉桿螺母固定。
[0025]保護撐盤為環(huán)形結(jié)構(gòu)并留有減輕孔,可以減少撐盤重量。
[0026]撐盤的刃口部分具有斜度,便于撐盤安裝。
[0027]立柱拉桿上有安裝凸臺,可對撐盤進行支撐,減少撐盤對構(gòu)件的壓力。
[0028]撐盤可以精確控制構(gòu)件筒體的圓度,通過與立柱的連接,可以防止開大窗口的構(gòu)件筒體撓曲變形的發(fā)生。
[0029]以圖1的開大窗口的鈦合金焊接構(gòu)件真空熱處理變形控制為例,其形狀尺寸見附圖1,通過BT20鈦合金板材圈圓焊接成形,構(gòu)件總長為1200mm,截面最大直徑為360mm,存在多條縱、環(huán)焊縫。真空熱處理前后要求圓度變形小于1mm,構(gòu)件直線度小于1.5mm。隨爐材料試片滿足性能σ b彡930MPa, δ 5彡10%的要求,外觀無氧化與污染。
[0030]【具體實施方式】按如下工藝步驟進行:第一步四點和直線度測量記錄:測量構(gòu)件筒體水平與垂直方向外徑尺寸(Φ360尺寸部位),(即通過四點劃線確定的水平方向和與之成90°的垂直方向的外徑尺寸),測量構(gòu)件筒體的整體直線度。第二步:構(gòu)件兩端安裝保護撐盤,撐盤結(jié)構(gòu)形式如圖2。撐盤采用立柱連接與支撐,立柱上安裝凸臺,可以對撐盤進行支撐,減少撐盤對構(gòu)件的壓力,如圖3。撐盤外徑尺寸與構(gòu)件內(nèi)徑尺寸留有一定間隙(徑向預(yù)留1.5mm),以保證在加熱保溫狀態(tài)下尺寸配合良好。第三步:根據(jù)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特點規(guī)定構(gòu)件入爐放置方式,選擇閉合筒體長度較長的一端朝下垂直放置,以減少構(gòu)件自重導(dǎo)致的變形,如圖4。第四步構(gòu)件真空熱處理:預(yù)抽真空度達到(1?5) X 10_2Pa,防止構(gòu)件在加熱過程中發(fā)生氧化;以2?3°C /min的速度升至700°C,保持真空度為(1?5) X 10_2Pa ;構(gòu)件在700°C保溫1?2h,然后隨爐冷卻至小于200°C關(guān)閉擴散泵,構(gòu)件在低于80°C時出爐。優(yōu)選的處理方式如下:預(yù)抽真空度達到3X10_2Pa,防止構(gòu)件在加熱過程中發(fā)生氧化;以2°C /min的速度升至700°C,保持真空度為3X 10_2Pa ;構(gòu)件在700°C保溫1.5h,然后隨爐冷卻至小于200°C關(guān)閉擴散泵,構(gòu)件在低于80°C時出爐。第五步:當(dāng)撐盤冷卻后并與構(gòu)件筒體有一定間隙時,再將撐盤拆卸。撐盤應(yīng)垂直取出,避免對構(gòu)件筒體的碰撞。第六步構(gòu)件的質(zhì)量檢測:測量構(gòu)件真空熱處理后的外徑與直線度尺寸以及隨爐試片的性能,查看外觀顏色,獲得滿足工序間尺寸要求和性能要求的構(gòu)件。
[0031]如圖2所示,上、下端保護撐盤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,便于安裝與拆卸。
[0032]如圖3所示,上、下端保護撐盤的突出構(gòu)件部分便于撐盤的拆裝,立柱的突出部分便于通過螺母進行固定。
【權(quán)利要求】
1.一種開大窗口的鈦合金焊接構(gòu)件真空熱處理變形控制方法,其特征在于:它包括如下步驟, 第一步:構(gòu)件兩端安裝保護撐盤,撐盤采用立柱連接與支撐,立柱上安裝凸臺,以減少撐盤對構(gòu)件的壓力,撐盤外徑尺寸與構(gòu)件內(nèi)徑尺寸留有間隙,以保證在加熱保溫狀態(tài)下尺寸配合良好; 第二步:將構(gòu)件入爐,選擇閉合筒體長度較長的一端朝下垂直放置,以減少構(gòu)件自重導(dǎo)致的變形; 第三步:構(gòu)件選擇室溫入爐,預(yù)抽真空,可以防止工件在加熱過程中發(fā)生氧化,升溫達到預(yù)定溫度后保溫,然后隨爐冷卻; 第四步:當(dāng)撐盤冷卻后并與構(gòu)件筒體有間隙時,再將撐盤拆卸,撐盤應(yīng)垂直取出,避免對構(gòu)件筒體的碰撞。
2.如權(quán)利要求1所述的一種開大窗口的鈦合金焊接構(gòu)件真空熱處理變形控制方法,其特征在于:所述的第一步構(gòu)件兩端保護撐盤與構(gòu)件固定的方式為采用立柱拉桿連接,通過上撐盤處的拉桿螺母固定,保護撐盤為環(huán)形結(jié)構(gòu)并留有減輕孔,可以減少撐盤重量,保護撐盤的刃口部分具有斜度,便于撐盤安裝,立柱拉桿上有安裝凸臺,可對撐盤進行支撐,減少撐盤對構(gòu)件的壓力,撐盤可以精確控制構(gòu)件筒體的圓度,通過與立柱的連接,可以防止開大窗口的構(gòu)件筒體撓曲變形的發(fā)生。
3.如權(quán)利要求1所述的一種開大窗口的鈦合金焊接構(gòu)件真空熱處理變形控制方法,其特征在于:所述第三步真空熱處理時,預(yù)抽真空度達到I?5 X 10_2Pa,防止構(gòu)件在加熱過程中發(fā)生氧化;以2?3°C /min的速度升至700°C,保持真空度為I?5 X 10_2Pa ;構(gòu)件在700°C保溫1.5h,然后隨爐冷卻至小于200°C關(guān)閉擴散泵,構(gòu)件在低于80°C時出爐。
【文檔編號】C22F1/18GK104404420SQ201410592247
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】吳凱, 尤逢海, 姚為, 張鐵軍, 俞川, 尹峰, 賀曉軍 申請人:北京航星機器制造有限公司