本發(fā)明涉及工裝領(lǐng)域，具體是一種用于直徑≥2500mm的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體熱處理的工裝。

背景技術(shù)：

為使高強(qiáng)度鋼和超高強(qiáng)度鋼發(fā)揮高強(qiáng)度和優(yōu)異塑性和韌性的要求，通常這些材料都需要經(jīng)過(guò)熱處理才能發(fā)揮出材料本身優(yōu)異的性能。采用超高強(qiáng)度鋼的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體為了達(dá)到使用要求，最終也需要進(jìn)行淬火和回火熱處理。目前研發(fā)的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體(直徑≥2500mm)研制過(guò)程中面臨諸多難題。在熱處理過(guò)程中，由于是金屬薄壁殼體，為避免熱處理過(guò)程中變形，必須垂直吊掛進(jìn)行熱處理。因此必須設(shè)計(jì)合理的熱處理工裝。不同與以往的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體熱處理工裝，大型金屬殼體熱處理工裝的設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)面臨諸多難題。

1、固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體為大直徑兩分段結(jié)構(gòu)，前段殼體和后段殼體重量都將近8噸。這對(duì)吊掛工裝的強(qiáng)度提出了更高的要求。

2、殼體要在900℃下進(jìn)行熱處理，這就要求工裝使用材料要在高溫下具有良好的力學(xué)性能。

3、國(guó)內(nèi)滿足該殼體熱處理要求的熱處理爐爐口直徑僅比該固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體直徑大200mm，這對(duì)工裝的尺寸控制要求也大大提高。

介于存在如上問(wèn)題，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有工裝如圖1所示，為現(xiàn)有的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體熱處理工裝，其中側(cè)筋板與立柱直接通過(guò)焊縫連接，強(qiáng)度不高，且僅通過(guò)兩個(gè)吊耳與工藝吊環(huán)連接，同時(shí)該工裝結(jié)構(gòu)最大外徑遠(yuǎn)大于發(fā)動(dòng)機(jī)殼體外徑，已經(jīng)不適用于大型固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體(直徑≥2500mm)的熱處理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不適用于超高強(qiáng)度鋼的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的不足，本發(fā)明提出了一種用于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體熱處理的工裝。

本發(fā)明包括淬火吊具和工藝吊環(huán)，并且所述的淬火吊具和工藝吊環(huán)配合使用；所述淬火吊具為六邊形，包括立柱、6個(gè)邊框板和6個(gè)支撐板。所述6個(gè)支撐板的一端均為固支端，各固支端均布并固定在立柱的圓周表面；6個(gè)支撐板的另一端為懸臂端，在各相鄰的兩個(gè)支撐板懸臂端的側(cè)表面之間分別固定有一個(gè)邊框板。所述各支撐板懸臂端的端頭分別有吊耳，各吊耳上均有與工藝吊環(huán)的吊裝孔配合的銷軸孔。所述立柱上半部有與天車吊鉤連接的銷軸孔。

所述工藝吊環(huán)筒體上端的內(nèi)表面均布并固定有6塊加強(qiáng)板。在各加強(qiáng)板上均有一個(gè)貫通孔，該貫通孔即為工藝吊環(huán)的吊裝孔；所述吊裝孔中心線的延長(zhǎng)線垂直于該工藝吊環(huán)的中心線，并與工藝吊環(huán)的中心線相交。在所述各吊裝孔下方的工藝吊環(huán)環(huán)體內(nèi)表面固定有加強(qiáng)環(huán)。在所述工藝吊環(huán)環(huán)體下端端面上均布有6個(gè)溢流槽，用于淬火介質(zhì)的排放。

所述的吊耳均為矩形桿狀。各吊耳一端端面有與各支撐板懸臂端的端頭配合的U形槽，在該U形槽兩側(cè)的槽壁上有同心的銷軸孔；裝配時(shí)，將所述各支撐板的懸臂端裝入該U形槽，并使各支撐板懸臂端的銷軸孔與U形槽槽壁上的銷軸孔對(duì)準(zhǔn)，穿入吊耳與加強(qiáng)筋連接銷將各吊耳分別與各支撐板連接。該吊耳另一端端面有與工藝吊環(huán)配合的U形槽，在該U形槽兩側(cè)的槽壁上有同心的銷軸孔；裝配時(shí)，將所述工藝吊環(huán)的環(huán)體裝入該U形槽，并使環(huán)體上的吊裝孔分別與各U形槽上的銷軸孔對(duì)準(zhǔn)，穿入銷軸將各吊耳分別與工藝吊環(huán)連接。

所述立柱的上端有吊裝孔。所述立柱中部的圓周表面均布有6個(gè)嵌裝支撐板固支端的安裝槽。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了某大型固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的垂直吊掛熱處理，實(shí)現(xiàn)了在爐口直徑僅比金屬殼體直徑大200mm的井式爐中完成固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的熱處理，發(fā)動(dòng)機(jī)殼體熱處理后機(jī)械性能、尺寸均滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

本發(fā)明中，淬火吊具由立柱、加強(qiáng)筋、側(cè)筋板、吊耳、吊耳與加強(qiáng)筋連接銷、工藝吊環(huán)連接銷組成，立柱上的銷孔與天車吊鉤通過(guò)銷軸連接，立柱與側(cè)筋板、側(cè)筋板與加強(qiáng)筋手動(dòng)電弧焊焊接，吊耳與側(cè)筋板則通過(guò)銷軸連接，可隨時(shí)拆裝。工藝吊環(huán)和吊具的連接一樣通過(guò)銷軸連接。整體采用耐熱不銹鋼加工而成，并進(jìn)行了高溫強(qiáng)度試驗(yàn)，所有焊縫進(jìn)行著色探傷，保證工裝在900℃下強(qiáng)度滿足熱處理要求。

本工裝尺寸和強(qiáng)度均滿足生產(chǎn)需求，適用于某大型固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體直徑≥2500mm)熱處理生產(chǎn)，且熱處理后工裝無(wú)變形，并能夠重復(fù)使用。

附圖說(shuō)明

圖1為國(guó)內(nèi)現(xiàn)有固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體熱處理工裝的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為淬火吊具的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，3a是俯視圖，3b是3a中A部位的局部放大圖，3c是主視圖。

圖4為吊耳的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，4a是主視圖，4b是側(cè)視圖。

圖5為立柱的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，5a是主視圖，5b是5a中的A-A向視圖。

圖6為工藝吊環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中：

1.淬火吊具；2.工藝吊環(huán)；3.立柱；4.邊框板；5.支撐板；6.吊耳；7.吊耳與加強(qiáng)筋連接銷；8.工藝吊環(huán)連接銷；9.加強(qiáng)板；10.加強(qiáng)環(huán)。

具體實(shí)施方式

本實(shí)施例是一種用于直徑≥2500mm固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的熱處理工裝。

本實(shí)施例是一種用于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體熱處理的工裝，采用耐熱不銹鋼1Cr18Ni9Ti制成。

本實(shí)施例包括淬火吊具和工藝吊環(huán)2，并且所述的淬火吊具和工藝吊環(huán)配合使用，以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。

所述淬火吊具呈六邊形。包括立柱3、6個(gè)邊框板4和6個(gè)支撐板5。所述6個(gè)支撐板的一端為固支端，該固支端均布并固定在立柱3的圓周表面；6個(gè)支撐板的另一端為懸臂端，在各相鄰的兩個(gè)支撐板懸臂端的側(cè)表面之間分別固定有一個(gè)邊框板4。所述各支撐板懸臂端的端頭分別有吊耳6，各吊耳上均有與工藝吊環(huán)的吊裝孔配合的銷軸孔，通過(guò)工藝吊環(huán)連接銷8將二者連接。所述立柱3上半部有與天車吊鉤連接的銷軸孔。

所述工藝吊環(huán)采用現(xiàn)有技術(shù)。該工藝吊環(huán)2為圓筒狀。該工藝環(huán)的內(nèi)徑與待吊裝的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的外徑相同。在該工藝吊環(huán)筒體上端的內(nèi)表面均布并固定有6塊加強(qiáng)板9。在該加強(qiáng)板上均有一個(gè)貫通孔，該貫通孔即為工藝吊環(huán)的吊裝孔；所述吊裝孔中心線的延長(zhǎng)線垂直于該工藝吊環(huán)的中心線，并與工藝吊環(huán)的中心線相交。在所述各吊裝孔下方的工藝吊環(huán)環(huán)體內(nèi)表面固定有加強(qiáng)環(huán)10。在所述工藝吊環(huán)環(huán)體下端端面上均布有6個(gè)溢流槽，用于淬火介質(zhì)的排放。

所述各支撐板懸臂端的端頭分別有吊耳，各吊耳上均有與工藝吊環(huán)的吊裝孔配合的銷軸孔。

所述的吊耳有6個(gè)，均為矩形桿狀。各吊耳一端端面有與各支撐板懸臂端的端頭配合的U形槽，在該U形槽兩側(cè)的槽壁上有同心的銷軸孔；裝配時(shí)，將所述各支撐板的懸臂端裝入該U形槽，并使各支撐板懸臂端的銷軸孔與U形槽槽壁上的銷軸孔對(duì)準(zhǔn)，穿入吊耳與加強(qiáng)筋連接銷7將各吊耳分別與各支撐板連接。該吊耳另一端端面有與工藝吊環(huán)配合的U形槽，在該U形槽兩側(cè)的槽壁上有同心的銷軸孔；裝配時(shí)，將所述工藝吊環(huán)的環(huán)體裝入該U形槽，并使環(huán)體上的吊裝孔分別與各U形槽上的銷軸孔對(duì)準(zhǔn)，穿入銷軸將各吊耳分別與工藝吊環(huán)連接。

所述立柱3為圓柱形。在該立柱的上端有吊裝孔。所述立柱中部的圓周表面均布有6個(gè)支撐板的安裝槽，所述的6個(gè)支撐板的固支端嵌裝并固定在各安裝槽內(nèi)。

本實(shí)施例中，根據(jù)金屬殼體的重量以及尺寸合理選擇工裝的外形尺寸及各部件的尺寸。為了達(dá)到工裝最大外徑不超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)殼體100mm的要求，對(duì)側(cè)筋板以及吊耳結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，將吊耳直接與側(cè)筋板通過(guò)銷軸連接，增加側(cè)筋板末端的強(qiáng)度，同時(shí)為了兼顧強(qiáng)度與尺寸的要求，對(duì)吊耳上與側(cè)筋板連接的銷孔設(shè)計(jì)為向外側(cè)偏離吊耳中心15mm。

由于工裝要同殼體一起進(jìn)入熱處理爐中加熱保溫，要求材料在高溫下必須具有足夠高的強(qiáng)度。本實(shí)施例選用耐熱不銹鋼1Cr18Ni9Ti。

在熱處理前，將工藝吊環(huán)與金屬殼體焊接在一起；淬火吊具立柱上的吊裝孔與天車吊鉤通過(guò)銷軸連接。工藝吊環(huán)上的六個(gè)吊裝孔與淬火吊具的吊耳通過(guò)銷軸連接。天車起吊，工裝連同金屬殼體一同入爐，垂直吊掛在井式爐中進(jìn)行熱處理。完成調(diào)質(zhì)熱處理后，拔掉銷軸，分離淬火吊具和工藝吊環(huán)，殼體進(jìn)行探傷及力學(xué)性能測(cè)試，測(cè)試合格后氣割工藝吊環(huán)，分離殼體及工藝吊環(huán)，殼體轉(zhuǎn)入下工序。

為了保證工裝在高溫下使用的可靠性和安全性，本實(shí)施例將側(cè)筋板插入立柱50mm，再進(jìn)行手工電弧焊焊接，以增加該處的強(qiáng)度。同時(shí)對(duì)1Cr18Ni9Ti在900℃下的基體抗拉強(qiáng)度和焊接抗拉強(qiáng)度進(jìn)行了強(qiáng)度試驗(yàn)，同時(shí)對(duì)工裝進(jìn)行了應(yīng)力分析，確保工裝的高溫強(qiáng)度滿足使用要求。