CN103074572A - 金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形夹具及防变形方法 - Google Patents

金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形夹具及防变形方法 Download PDF

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Abstract

金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形夹具及防变形方法，它涉及金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形夹具及防变形方法，本发明的防变形夹具由两个半环，两个紧固中轴，两个垫片和两个紧固楔块构成；防变形方法如下：将环形件用夹具固定好，完成氮化工序后一同降至室温，卸掉夹具取出环形件，完成防变形过程，本发明的夹具选用高温性能好、在氮化温度以下线膨胀系数较环形件小的材质，用该夹具防变形的方法，使零件的合格率由30％提高到70％以上，且可一次实现两个不同尺寸的环形件在氮化过程中的防变形过程，效率高，可应用于金属材料薄壁环形件的氮化。

Description

金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形夹具及防变形方法
技术领域
本发明涉及金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形夹具及防变形方法。
背景技术
目前金属材料薄壁环形件在内孔氮化时，通常采用留磨量以增加壁厚的方法防止变形，但是这种方法存在以下两个缺点：1.由于受材料氮化层深的制约，氮化面所留磨量受限；2.即使所留磨量在0.3mm以下，氮化后磨削时也会产生较大应力，从而导致薄壁环形件变形。当采用留磨量的方法无法控制金属材料薄壁环形件在内孔氮化过程中的变形时，就要采用防变形夹具，然而这样的防变形方法目前还没有报道。
发明内容
本发明是为解决现有金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中由于金属材料薄壁环形件的内孔和外圆尺寸变化大而使零件变形，易出现废品的问题，而提供一种金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形夹具及防变形方法。
本发明的金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形夹具由两个半环、两个紧固中轴、两个垫片和两个紧固楔块构成，其中所述的两个垫片位于两个半环的两端的中分面上，所述的两个紧固中轴分别嵌在半环两端的圆孔中，所述的两个紧固中轴上有斜孔，所述的两个紧固楔块分别嵌在两个紧固中轴的斜孔中。
利用上述金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形夹具防止金属材料薄壁环形件变形的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
一、将金属材料薄壁环形件固定在防变形夹具的两个半环上，然后将两个垫片放在两个半环的两端的中分面上，再将两个紧固中轴分别插入两个半环两端的圆孔中，最后将两个紧固楔块敲入两个紧固中轴的斜孔内，完成两个半环的紧固；
二、将步骤一的安装了金属材料薄壁环形件的防变形夹具放入热处理炉中，完成氮化工序后，使环形件和夹具一同降至室温，然后卸掉防变形夹具，取出金属材料薄壁环形件，完成金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形过程。
本发明的金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形夹具考虑到防变形夹具材质与金属材料薄壁环形件材质之间的热膨胀系数差，而选用高温抗氧化性能好、高温塑性好、在氮化温度以下线膨胀系数较金属材料薄壁环形件小的材质，配合本发明的利用金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形夹具防止金属材料薄壁环形件变形的方法，在常温时将金属材料薄壁环形件装入防变形夹具内，然后一同放入热处理炉中，随着温度的升高，环形件的热膨胀受到夹具的约束，当环形件和夹具一同降至室温时，该状态被保持下来，从而达到控制金属材料薄壁环形件变形的目的，有效地控制住了金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的变形，使零件的合格率由30％提高到了70％以上，且本发明的金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形夹具及防变形方法可以一次实现两个金属材料薄壁环形件在氮化过程中的防变形过程，效率高，可应用于金属材料薄壁环形件的氮化。
附图说明
图1是本发明的金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形夹具整体结构示意图；其中1为半环，2为紧固中轴，3为垫片，4为紧固楔块；
图2是图1的侧视图；其中1为半环，2为紧固中轴，4为紧固楔块；
图3是图2中A-A处的剖视图；其中1为半环，2为紧固中轴，3为垫片，4为紧固楔块；
图4是图1中紧固中轴2的轴向剖视图；
图5是具体实施方式二中带凹槽5的半环1的主视图；其中1为半环，5为凹槽；
图6是图5在B-B处的剖视图；其中1为半环，5为凹槽。
具体实施方式
本发明的技术方案不局限于以下具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式的金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形夹具，其特征在于该夹具由两个半环1、两个紧固中轴2、两个垫片3和两个紧固楔块4构成，其中所述的两个垫片3位于两个半环1的两端的中分面上，所述的两个紧固中轴2分别嵌在半环1两端的圆孔中，所述的两个紧固中轴2上有斜孔，所述的两个紧固楔块4分别嵌在两个紧固中轴2的斜孔中。
具体实施方式二：(结合图5和图6)本实施方式与具体实施方式一不同的是：两个半环1的侧壁上带有凹槽5，其它步骤与参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式的利用金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形夹具防止金属材料薄壁环形件变形的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
一、将金属材料薄壁环形件固定在防变形夹具的两个半环1上，然后将两个垫片3放在两个半环1的两端的中分面上，再将两个紧固中轴2分别插入两个半环1两端的圆孔中，最后将两个紧固楔块4敲入两个紧固中轴2的斜孔内，完成两个半环1的紧固；
二、将步骤一的安装了金属材料薄壁环形件的防变形夹具放入热处理炉中，完成氮化工序后，使环形件和夹具一同降至室温，然后卸掉防变形夹具，取出金属材料薄壁环形件，完成金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形过程。
本实施方式的防变形方法在常温时将金属材料薄壁环形件装入防变形夹具内，然后一同放入热处理炉中，随着温度的升高，环形件的热膨胀受到夹具的约束，当环形件和夹具一同降至室温时，该状态被保持下来，从而达到控制金属材料薄壁环形件变形的目的，有效地控制住了金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的变形，使零件的合格率由30％提高到了70％以上。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是：步骤一中使金属材料薄壁环形件的外壁与两个半环1的内壁配合，其它步骤与参数与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式三或四不同的是：步骤一中将金属材料薄壁环形件放入两个半环1侧壁上的凹槽5中，环形件外壁和凹槽5的外壁配合，环形件的一个端面与凹槽5配合，其它步骤与参数与具体实施方式三或四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式三至五之一不同的是：将两个不同尺寸的金属材料薄壁环形件都固定在防变形夹具的两个半环1上，使其中一个金属材料薄壁环形件的外壁与两个半环1的内壁配合，另一个放入两个半环1侧壁上的凹槽5中，环形件外壁和凹槽5的外壁配合，环形件的一个端面与凹槽5配合，其它步骤与参数与具体实施方式三至五之一相同。
本实施方式的夹具材料考虑到防变形夹具材质与金属材料薄壁环形件材质之间的热膨胀系数差，而选用高温抗氧化性能好、高温塑性好、在氮化温度以下线膨胀系数较金属材料薄壁环形件小的材质，防变形效果好，使零件的合格率由30％提高到了70％以上，且可以一次实现两个不同尺寸的金属材料薄壁环形件在氮化过程中的防变形过程，效率高。
用以下试验验证本发明的有益效果：
实施例1、金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形夹具及防变形方法按以下步骤进行：
一、将两个半环1包紧在金属材料薄壁环形件外壁，然后将两个垫片3放在两个半环1的两端的中分面上，再将两个紧固中轴2分别插入两个半环1两端的圆孔中，最后将两个紧固楔块4敲入两个紧固中轴2的斜孔内，完成两个半环1的紧固；
二、将步骤一的安装了金属材料薄壁环形件的防变形夹具放入热处理炉中，完成氮化工序后，使环形件和夹具一同降至室温，然后卸掉防变形夹具，取出金属材料薄壁环形件，完成金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形过程。
实施例2、金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形夹具及防变形方法按以下步骤进行：
一、将金属材料薄壁环形件放入两个半环1侧壁上的凹槽5中，环形件外壁和凹槽5的外壁配合，环形件的一个端面与凹槽5配合，然后将两个垫片3放在两个半环1的两端的中分面上，再将两个紧固中轴2分别插入两个半环1两端的圆孔中，最后将两个紧固楔块4敲入两个紧固中轴2的斜孔内，完成两个半环1的紧固；
二、将步骤一的安装了金属材料薄壁环形件的防变形夹具放入热处理炉中，完成氮化工序后，使环形件和夹具一同降至室温，然后卸掉防变形夹具，取出金属材料薄壁环形件，完成金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形过程。
实施例3、本实施例与实施例1和实施例2不同的是，一次完成两个金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形过程，其中一个金属材料薄壁环形件的外壁与两个半环1的内壁配合，另一个放入两个半环1侧壁上的凹槽5中，环形件外壁和凹槽5的外壁配合，环形件的一个端面与凹槽5配合。
本实施例的金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形夹具考虑到防变形夹具材质与金属材料薄壁环形件材质之间的热膨胀系数差，而选用高温抗氧化性能好、高温塑性好、在氮化温度以下线膨胀系数较金属材料薄壁环形件小的材质，配合本实施例的利用金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形夹具防止金属材料薄壁环形件变形的方法，在常温时将金属材料薄壁环形件装入防变形夹具内，然后一同放入热处理炉中，随着温度的升高，环形件的热膨胀受到夹具的约束，当环形件和夹具一同降至室温时，该状态被保持下来，从而达到控制金属材料薄壁环形件变形的目的，有效地控制住了金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的变形，使零件的合格率由30％提高到了70％，且本实施例的金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形夹具及防变形方法可以一次实现两个不同尺寸的金属材料薄壁环形件在氮化过程中的防变形过程，效率高，可应用于金属材料薄壁环形件的氮化。

Claims (6)

1.金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形夹具，其特征在于该夹具由两个半环(1)、两个紧固中轴(2)、两个垫片(3)和两个紧固楔块(4)构成，其中所述的两个垫片(3)位于两个半环(1)的两端的中分面上，所述的两个紧固中轴(2)分别嵌在半环(1)两端的圆孔中，所述的两个紧固中轴(2)上有斜孔，所述的两个紧固楔块(4)分别嵌在两个紧固中轴(2)的斜孔中。
2.根据权利要求1所述的金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形夹具，其特征在于两个半环(1)侧壁上带有凹槽(5)。
3.利用权利要求1所述的金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形夹具防止金属材料薄壁环形件变形的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
一、将金属材料薄壁环形件固定在防变形夹具的两个半环(1)上，然后将两个垫片(3)放在两个半环(1)的两端的中分面上，再将两个紧固中轴(2)分别插入两个半环(1)两端的圆孔中，最后将两个紧固楔块(4)敲入两个紧固中轴(2)的斜孔内，完成两个半环(1)的紧固；
二、将步骤一的安装了金属材料薄壁环形件的防变形夹具放入热处理炉中，完成氮化工序后，使环形件和夹具一同降至室温，然后卸掉防变形夹具，取出金属材料薄壁环形件，完成金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形过程。
4.根据权利要求3所述的利用金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形夹具防止金属材料薄壁环形件变形的方法，其特征在于步骤一中使金属材料薄壁环形件的外壁与两个半环(1)的内壁配合。
5.根据权利要求3或4所述的利用金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形夹具防止金属材料薄壁环形件变形的方法，其特征在于步骤一中将金属材料薄壁环形件放入两个半环(1)侧壁上的凹槽(5)中，环形件外壁和凹槽(5)的外壁配合，环形件的一个端面与凹槽(5)配合。
6.根据权利要求5所述的利用金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形夹具防止金属材料薄壁环形件变形的方法，其特征在于将两个不同尺寸的金属材料薄壁环形件都固定在防变形夹具的两个半环(1)上，使其中一个金属材料薄壁环形件的外壁与两个半环(1)的内壁配合，另一个放入两个半环(1)侧壁上的凹槽(5)中，环形件外壁和凹槽(5)的外壁配合，环形件的一个端面与凹槽(5)配合。
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