CN101701329A - 一种米级铝合金锻环淬火方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种米级铝合金锻环淬火方法，包括：将水平放置的米级铝合金锻环在淬火炉内保温；保温后，使用淬火介质对所述米级铝合金锻环的内圈表面、外圈表面和连接内圈表面和外圈表面的上表面、下表面同时喷淋冷却完成淬火。利用本发明，米级铝合金锻环在淬火炉内采用水平固溶和同步喷淋淬火方式处理。水平固溶的过程中，米级铝合金锻环可以避免由于自重的原因在径向上产生较大的变形而变成椭圆形状。同步喷淋淬火过程中，米级铝合金锻环的所有部位同时与淬火介质接触，消除了时间差，冷却同步且均匀，可大大降低因淬火内应力不均匀造成锻环径向和轴向上的较大变形，达到少无变形淬火效果，从而提高锻环尺寸精度。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料热处理领域，更具体地说，涉及一种米级铝合金锻环的淬火方法。
背景技术
在金属材料生产中，为了提高产品的后续加工性能和最终产品的使用性能，提高增加其硬度、韧性、耐磨性、稳定性等，在生产过程中对产品进行热处理。米级铝合金锻环具有多种用途，例如可以作为运载火箭的关键连接件，提高米级铝合金锻环的性能具有重要的意义。本发明所述米级铝合金锻环是指直径在1米以上的铝合金锻环。
在现有技术中，米级铝合金锻环在进行淬火热处理时，由于铝的熔点低，在淬火温度下会变软，在进入淬火介质时，由于重力作用、淬火介质和冷却不同步等的影响易变形。
例如，传统的盐浴淬火方法是目前米级铝合金锻环常用的淬火方法。如图1所示，先将米级铝合金锻环垂直固定在专用料架上，然后放入盐浴炉内，该盐浴炉由退火腔11和淬火腔12组成。在盐浴炉内先进行垂直固溶，即将米级铝合金锻环垂直放置于退火腔11内，将米级铝合金锻环升温到一定温度并进行保温。在固溶的过程中，由于米级铝合金锻环自重的原因，米级铝合金锻环在径向上产生较大的变形而变成椭圆形状。固溶保温后，米级铝合金锻环在淬火腔2内采取水浸垂直淬火，在水浸的过程中，先浸水部位与后浸水部位有时间差，从而冷却不同步，例如，米级铝合金锻环的上部和下部之间在冷却时间上有较大差别，因此米级铝合金锻环也会产生变形。
在垂直固溶和水浸式垂直淬火过程中，因锻环自重和冷却不同步的影响造成米级铝合金锻环径向和轴向上的较大变形而形成较大的椭圆和翘曲，大大的降低了米级铝合金锻环的尺寸精度。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种米级铝合金锻环淬火方法，减少其变形，以提高锻环尺寸精度。
一种米级铝合金锻环的淬火方法，包括：
将水平放置的米级铝合金锻环在淬火炉内保温；
保温后，使用淬火介质对所述米级铝合金锻环的内圈表面、外圈表面和连接内圈表面和外圈表面的上表面、下表面同时喷淋淬火。
优选的，所述喷淋淬火时间为5-30分钟。
优选的，所述喷淋淬火时间为10-12分钟。
优选的，所述淬火炉为辊底淬火炉。
优选的，所述米级铝合金锻环在淬火炉内的保温温度为480℃-520℃。
优选的，所述保温时间为1-3小时。
优选的，所述喷淋淬火介质为水。
优选的，所述米级铝合金锻环为直径是2米以上的米级铝合金锻环。
优选的，所述将水平放置的米级铝合金锻环在淬火炉内保温的步骤中，首先将所述的水平放置的米级铝合金锻环放置于锻环托框上，然后将放置于锻环托框上的铝合金锻环放入淬火炉内进行保温。
优选的，所述锻环托框包括：
水平放置的底部支架；
在所述底部支架的边缘，竖直焊接有多个侧梁；
所述多个侧梁的顶端通过水平的外框架连接；
在所述外框架上竖直焊接有吊钩。
从上述的技术方案可以看出，本发明采用淬火炉对米级铝合金锻环进行淬火处理，在淬火炉内采用水平固溶和同步喷淋淬火方式处理，在水平固溶的过程中，米级铝合金锻环可以避免由于自重的原因在径向上产生较大的变形而变成椭圆形状。同步喷淋淬火过程中，米级铝合金锻环的所有部位同时与淬火介质接触，消除了时间差，从而冷却同步且均匀，从而可大大降低因淬火内应力不均匀造成锻环径向和轴向上的较大变形，达到少无变形淬火效果，从而提高锻环尺寸精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中盐浴炉原理示意图；
图2为本发明实施例中提供的辊底淬火炉原理示意图；
图3为本发明实施例中锻环托框示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的一个米级铝合金锻环淬火方法的实施方案，包括：
将水平放置的米级铝合金锻环在淬火炉内保温；
保温后，使用淬火介质对所述米级铝合金锻环的内圈表面、外圈表面和连接内圈表面和外圈表面的上表面、下表面同时喷淋淬火。
按照本发明，对于铝合金并无特别限制，具体例子可以为6061铝合金锻环、7075铝合金锻环，但不限于此。本发明所述米级铝合金锻环是指直径在1米以上的铝合金锻环，优选为2米以上的米级铝合金锻环。
按照本发明，将水平放置的米级铝合金锻环在淬火炉内保温，所述淬火炉可以为辊底淬火炉，同时对于其他能进行水平固溶和同步喷淋淬火方式处理的装置同样适用；所述保温温度优选为480℃-520℃，更优选为490-510℃；所述保温时间优选为1-3小时，更优选为2-3小时。
按照本发明，使用淬火介质对所述米级铝合金锻环的内圈表面、外圈表面和连接内圈表面和外圈表面的上表面、下表面同时喷淋淬火时，所述喷淋淬火时间优选为5-30分钟，更优选为10-12分钟；所述喷淋淬火介质可以为水，也可以是其他具有淬火效果的介质。
按照本发明，所述淬火炉优选为辊底淬火炉。如图2所示，为本发明提供的辊底淬火炉原理示意图。辊底淬火炉由退火腔21和淬火腔22组成。米级铝合金锻环水平进入辊底淬火炉，在辊底淬火炉内先进行水平固溶，即将米级铝合金锻环水平放置于退火腔21内，将米级铝合金锻环升温到一定温度并进行保温。在固溶的过程中，由于米级铝合金锻环不会因为自重的原因而产生变形。保温后，米级铝合金锻环在淬火腔22内采取同步喷淋淬火处理。
按照本发明，所述将水平放置的米级铝合金锻环在淬火炉内保温的步骤中，优选先将所述的水平放置的米级铝合金锻环放置于锻环托框上，然后将放置于锻环托框上的铝合金锻环放入淬火炉内进行保温。
请参见图3，为本发明提供的锻环托框一种实施方式的示意图。如图3所示，锻环托框包括：横梁31、纵梁32、侧梁33、外框架34和吊钩35，其中横梁31和纵梁32水平交错放置，横梁31位于纵梁32的上方，横梁31和纵梁32共同构成底部支架。在所述底部支架的边缘，竖直焊接有多个侧梁33，多个侧梁33的顶端通过水平的外框架34连接；外框架34上竖直焊接有吊钩35。米级锻环水平放置在锻环托框上。
为了进一步了解本发明，下面结合具体实施例对本发明提供的一种米级铝合金锻环淬火方法进行描述。
实施例1
将6061三米级铝合金锻环水平放置在锻环托框上。
将放有水平三米级铝合金锻环的锻环托框水平吊至辊底炉的辊道上，开启辊道开关，锻环随辊底炉锻环托框进入辊底炉内保温，保温温度为495℃，保温时间为2小时。
保温后，开启喷淋装置，喷淋水对所述三米级铝合金锻环的内圈表面、外圈表面和连接内圈表面和外圈表面的上表面、下表面同时水平喷淋冷却完成淬火。
喷淋时间为10分钟，打开炉门，锻环通过辊道出炉，完成淬火工序，淬火后，铝合金锻环无明显变形。
实施例2
将7075二米级铝合金锻环水平放置在锻环托框上。
将放有水平二米级铝合金锻环的锻环托框水平吊至辊底炉的辊道上，开启辊道开关，锻环随辊底炉锻环托框进入辊底炉内保温，保温温度为500℃，保温时间为3小时。
保温后，开启喷淋装置，喷淋水对所述米级铝合金锻环的内圈表面、外圈表面和连接内圈表面和外圈表面的上表面、下表面同时水平喷淋冷却完成淬火。
喷淋时间为12分钟，打开炉门，锻环通过辊道出炉，完成淬火工序，淬火后，铝合金锻环无明显变形。
本发明原理为：米级铝合金锻环淬火是通过500℃左右加热和保温，在经过水的快速冷却得到材料的过饱和固溶体。当材料从高温瞬时冷却时，由于材料内外冷却的不同步和不均匀，在冷却过程中将产生较大的内应力和变形应力，致使锻环产生翘曲和椭圆。所以本发明尽量避免冷却不均匀性和材料的高温下的自身重力作用下的变形。大大降低米级铝合金锻环淬火变形，提高了锻环的尺寸精度。
从上述实施例可以看出，本发明采用辊底淬火炉对米级铝合金锻环进行淬火处理，将锻环水平固定在辊底淬火炉锻环托框上，在辊底淬火炉水平固溶和同步喷淋淬火方式处理，可大大降低因淬火内应力不均匀造成锻环径向和轴向上的较大变形，达到少无变形淬火效果，从而提高锻环尺寸精度。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种米级铝合金锻环的淬火方法，其特征在于，包括：
将水平放置的米级铝合金锻环在淬火炉内保温；
保温后，使用淬火介质对所述米级铝合金锻环的内圈表面、外圈表面和连接内圈表面和外圈表面的上表面、下表面同时喷淋淬火。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述喷淋淬火时间为5-30分钟。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述喷淋淬火时间为10-12分钟。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述淬火炉为辊底淬火炉。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述米级铝合金锻环在淬火炉内的保温温度为480℃-520℃。
6.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述保温时间为1-3小时。
7.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述喷淋淬火介质为水。
8.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述米级铝合金锻环为直径是2米以上的米级铝合金锻环。
9.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述将水平放置的米级铝合金锻环在淬火炉内保温的步骤中，首先将所述的水平放置的米级铝合金锻环放置于锻环托框上，然后将放置于锻环托框上的铝合金锻环放入淬火炉内进行保温。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述锻环托框包括：
水平放置的底部支架；
在所述底部支架的边缘，竖直焊接有多个侧梁；
所述多个侧梁的顶端通过水平的外框架连接；
在所述外框架上竖直焊接有吊钩。
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