本發(fā)明涉及熱處理領(lǐng)域，具體涉及一種超高強度鋼薄壁殼體淬火變形的整形方法。
背景技術(shù)：
：超高強度合金鋼可以用于制作燃燒室殼體，30Cr3SiNiMoVA是超高強度合金鋼中典型的一種，其合金元素含量分別為：C:0.28～0.34，Cr:2.80～3.20，Ni：0.80～1.20，Mn:0.50～0.80，Si:0.90～1.20，Mo：0.60～0.80，V:0.05～0.15，P:≤0.02，S:≤0.02。該材料主要依靠淬火+回火的方式獲得強度和韌性。淬火過程必須加熱至奧氏體化溫度以上，隨后進行快速冷卻，使其得到高強度及硬度的板條馬氏體組織。淬火過程中由于熱脹冷縮、組織轉(zhuǎn)變造成的熱應(yīng)力、組織應(yīng)力、前道工序機械加工殘余應(yīng)力相互疊加，達到金屬的屈服極限，零件發(fā)生塑性變形；此后，應(yīng)力的累積和釋放過程交替進行，最終使零件發(fā)生彎曲及翹曲等變形。同時，在熱脹冷縮及相變不均勻所引起的熱應(yīng)力及組織應(yīng)力的作用下，零件還可能發(fā)生體積變化(增大或減小)，使零件的尺寸改變。特別是在非對稱性小截面零件(如心軸、傳動軸和桿形件等)、表面積大而厚度薄的零件（如套筒、盤類和葉片等）的熱處理過程中，零件變形是零件制造中的關(guān)鍵課題。大長徑比、薄壁殼體由于其結(jié)構(gòu)特點，淬火后的畸變更為嚴重，導(dǎo)致后續(xù)加工、裝配困難等問題已成為導(dǎo)致增長產(chǎn)品研制周期、降低合格率的共性問題。技術(shù)實現(xiàn)要素：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種超高強度鋼薄壁殼體淬火變形的整形方法，操作簡單，效果明顯。根據(jù)超高強度鋼材料特性、薄壁殼體的變形規(guī)律，設(shè)計外箍式專用工裝，利用該類零件的彈塑性變形規(guī)律，確定通用的反變形量；結(jié)合超高強度鋼熱處理工藝特性，回火時即達到整形效果，又釋放機械整形時形產(chǎn)生的應(yīng)力，有效的保證了殼體的尺寸穩(wěn)定性其具體步驟如下：步驟一、殼體淬火后，將殼體長度方向等分為N段，N+1個等分截面（首尾端必選）；步驟二、利用千分尺測量各等分橫截面上殼體的橢圓度，標記橢圓度超差的截面，標記橢圓的長軸、短軸位置；步驟三、整形時，首先在變形最大的橫截面處按方法安裝專用整形工裝；步驟四、依次測量其他截面的橢圓度，并在超差截面處依次安裝整形工裝；步驟五、復(fù)測整形后每個橫截面處的橢圓度，各截面橢圓度與整形后一致；步驟六、整形工裝安裝完畢后，將殼體與工裝一起進行回火；步驟七、回火結(jié)束后拆下整形工裝，測量各截面橢圓度；步驟八、若各截面橢圓度在設(shè)計指標范圍內(nèi)，則結(jié)束整形，若仍有截面橢圓度超差，則按照上述方法進行二次整形；進一步，所述殼體采用的超高強度鋼材料牌號為30Cr3SiNiMoVA。進一步，步驟一所述的殼體等分段的數(shù)量殼體長度和結(jié)構(gòu)確定，原則是當(dāng)?shù)确謾M截面不得位于壁厚變化交界處、非直線段處、倒角處、外部零件搭接處，一般不少于3個等分橫截面。進一步，步驟三所述的整形工裝為外箍式，1套/2副。所述的整形工裝安裝原理為：采用外箍式專用整形工裝使等分截面反變形，將1套/2副整形工裝的A點置于橢圓長軸處，B點置于短軸處，以變形量較大的軸為測量基準，反變形數(shù)值為原始測量數(shù)值的50%~60%，未安裝整形工裝前長軸處尺寸為直徑＋2mm，安裝后將該處尺寸下壓為直徑－1.0mm~1.2mm。進一步，在保證殼體機械性能的前提下，二次整形回火時溫度應(yīng)升高20±10℃。本發(fā)明的優(yōu)點在于：根據(jù)30Cr3SiNiMoVA超高強度鋼薄壁殼體的熱處理工藝及淬火后的變形規(guī)律，設(shè)計制造出了針對該類材料、結(jié)構(gòu)的外箍式專用整形工裝、整形方法，技術(shù)原理簡單、易操作、合格率高；該方法與淬火后回火共同進行，無需附加整形工序，且在回火溫度下消除了機械整形的殘余應(yīng)力，保證殼體的尺寸穩(wěn)定性。附圖說明圖1為超高強度鋼薄壁殼體淬火變形的整形方法流程圖；圖2為超高強度鋼薄壁殼體等分截面劃分圖；圖3為超高強度鋼薄壁殼體淬火變形的整形工裝設(shè)計圖。具體實施方式本發(fā)明為解決30Cr3SiNiMoVA超高強度鋼薄壁殼體淬火變形問題，通過設(shè)計外谷式專用工裝，根據(jù)殼體淬火后變形數(shù)據(jù)、該類材料特定溫度下的彈塑性變形規(guī)律，計算室溫下應(yīng)使殼體反變形量，并在回火過程中使殼體橢圓度穩(wěn)定在設(shè)計指標范圍內(nèi)。本發(fā)明通過如下步驟實現(xiàn)：下面舉實例在30Cr3SiNiMoVA薄壁殼體上實施，該殼體其直徑約為300㎜，長度為2780㎜，壁厚為1.6㎜。設(shè)計指標為殼體圓度≤2㎜（橢圓度≤4㎜）。具體方法如下：步驟一、殼體淬火后，將殼體長度方向等分為三段，四個等分截面，截面不得位于兩端非直線段處，如圖2所示；步驟二、利用千分尺測量各等分橫截面上殼體的橢圓度，標記橢圓度超差的截面1，2，4截面，標記橢圓的長軸、短軸位置；具體數(shù)據(jù)見表1：表130Cr3SiNiMoVA薄壁殼體淬火變形數(shù)據(jù)截面截面1截面2截面3截面4長軸（㎜）300﹢4.75300﹢3.27300﹢1.96300﹢4.93短軸（㎜）300﹣2.48300﹣2.26300﹣1.87300﹣1.98橢圓度（㎜）7.235.533.836.91步驟三、整形時，首先在變形最大的截面1處按方法安裝專用整形工裝，即，將工裝A點對應(yīng)殼體長軸處，反變形量分別為（截面1）長軸300-2.8㎜，短軸300+1.3㎜；步驟四、依次測量其他截面的橢圓度，截面3數(shù)據(jù)為長軸300+1.63㎜，短軸300-1.56㎜，未超差。截面2、4數(shù)據(jù)與淬火后無變化，仍舊超差，分別在截面2、截面4安裝整形工裝。反變形數(shù)據(jù)為（截面2）長軸300-1.9㎜，短軸300+1.3㎜，（截面4）長軸300-2.9㎜，短軸300+1.1㎜；步驟五、復(fù)測整形后每個橫截面處的橢圓度，各截面橢圓度與整形后一致，數(shù)據(jù)見表2；表230Cr3SiNiMoVA薄壁殼體反變形數(shù)據(jù)截面截面1截面2截面3截面4長軸（㎜）300﹣2.8300﹣1.9300﹢1.63300﹣2.9短軸（㎜）300﹢1.3300﹢1.3300﹣1.56300﹢1.1步驟六、整形工裝安裝完畢后，將殼體與工裝一起進行回火；步驟七、回火結(jié)束后拆下整形工裝，測量各截面橢圓度，各等分橫截面的橢圓度數(shù)據(jù)見表2；表330Cr3SiNiMoVA薄壁殼體整形后數(shù)據(jù)截面截面1截面2截面3截面4長軸（㎜）300﹢0.91300﹢0.69300﹢1.63300﹢1.01短軸（㎜）300﹣0.6300﹣0.48300﹣1.56300﹣0.44橢圓度（㎜）1.511.173.191.45步驟八、各截面橢圓度均滿足≤4㎜的設(shè)計指標，結(jié)束整形。完成該殼體的熱處理變形的整形。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。當(dāng)前第1頁1 2 3