CN105296734A - 一种高强度弹性材料卷簧热处理定型方法 - Google Patents

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宋金贵
崔媛
曹一超
滕志强
宋玺玉
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Abstract

本发明涉及航空发动机领域，具体为一种高强度弹性材料卷簧热处理定型方法。由于卷簧零件要求有较大的变形空间，而且每圈与每圈的间隙是不等的，里圈间隙大，外圈间隙小，违背变形规律，同时外径受限制。采用圆环型热处理定型夹具，将卷簧零件旋紧放入定型夹具内，在圈间间隙内钉入不同尺寸的销钉，保证内圈间隙大，外圈间隙小，进行热处理定型处理，保证每圈与每圈之间的不同间隙。采用真空炉，在800±10℃保温60～75min，炉冷至700±10℃保温120～135min，充氩气冷却。从而，通过采用热处理定型解决卷簧成型后变形及间隙不均匀问题，保证卷簧内外圈间隙尺寸满足设计要求，并保证其尺寸稳定性。

Description

一种高强度弹性材料卷簧热处理定型方法
技术领域
本发明涉及航空发动机领域，具体为一种高强度弹性材料卷簧热处理定型方法。
背景技术
卷簧主要是用于发动机控制系统，弹性元件装配在喷口内，通过摇臂与传感器连接，主要受扭转力，工作温度不超过200℃。通过卷簧的弹力来保证喷口与传感器有一个固定的间隙，发动机工作状态，卷簧一直受力。卷簧的设计要求见图1(a)-图1(c)，工装2中间设置弹力测试仪3，卷簧1设置于工装2与弹力测试仪3之间，卷簧1的一端与弹力测试仪3卡接，卷簧1的另一端通过螺钉4安装于工装2内侧。
由于卷簧形状特殊，不同于一般的发条弹簧。一般发条弹簧的形状都是呈阿基米德螺线形状，里圈间隙小，外圈间隙大，符合变形规律，这样的变形规律有利于加工成型。国内新研制出高强度、高弹性模量的镍-铬-钴基ЭП578合金。该合金采取多种强化措施：高含量W(W≥9wt％)固溶强化、高含量Al和Ti(Al+Ti≥4wt％)弥散强化和时效前冷变形强化。另一方面，冷变形也进一步促进了时效过程中γ′相的析出。这使该合金具有一般弹性高温合金无法比拟的高强度和高弹性模量，成为制造此类弹性构件的理想材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度弹性材料卷簧热处理定型方法，通过采用热处理定型解决卷簧成型后变形及间隙不均匀问题，保证卷簧内外圈间隙尺寸满足设计要求，并保证其尺寸稳定性。
本发明的技术方案是：
一种高强度弹性材料卷簧热处理定型方法，卷簧定型的基本工艺路线为：卷簧零件清洗—装定型夹具—真空热处理—检验，其中：
(1)定型夹具设计
定型夹具设计为固定外套的结构，将卷簧零件装入后，在卷簧零件的间隙内装入不同尺寸的销钉，保证卷簧零件定型尺寸；
(2)热处理定型
采用真空炉，在800±10℃保温60～75min，炉冷至700±10℃保温120～135min，充氩气冷却。
所述的高强度弹性材料卷簧热处理定型方法，卷簧零件要求有较大的变形空间，而且卷簧零件每圈与每圈的间隙是不等的，里圈间隙大，外圈间隙小，同时外径受限制；采用圆环型热处理定型夹具，将卷簧零件旋紧放入定型夹具内，在圈间间隙内钉入不同尺寸的销钉，保证内圈间隙大，外圈间隙小，进行热处理定型处理，保证每圈与每圈之间的不同间隙。
所述的高强度弹性材料卷簧热处理定型方法，在卷簧零件每圈与每圈间用不同粗细的销钉调整，销钉竖向设置于卷簧的每圈与每圈间，通过销钉的直径调整每圈与每圈间隙，得到里圈间隙大外圈间隙小的卷簧零件形状，在检测弹力时可旋转到规定位置。
所述的高强度弹性材料卷簧热处理定型方法，在热处理定型时，通过使用不同规格的销钉调整圈间间隙，增大变形空间，从而可调整扭矩参数。
本发明的优点及有益效果是：
1、由于卷簧用合金带材系高强度弹性材料，给卷簧成型增加了相当大的难度，本发明采用热处理定型夹具及时效定型热处理结合的方法，进行高强度弹性材料卷簧定型，不仅能保证卷簧内外圈间隙尺寸满足设计要求，而且通过热处理使其不均匀的加工、变形应力得到释放，并均匀分布，同时可保证其尺寸稳定性。
附图说明
图1(a)-图1(c)为本发明卷簧及弹力测试示意图。其中，图1(a)为卷簧；图1(b)为图1(a)的A向展开图；图1(c)为弹力测试图。图中，1卷簧；2工装；3弹力测试仪；4螺钉。
图2(a)-图2(b)为本发明定型夹具示意图。其中，图2(a)为主视图；图2(b)为侧视图。
具体实施方式
在具体实施过程中，本发明高强度弹性材料卷簧热处理定型方法，具体步骤如下：
1、定型夹具设计
如图2(a)-图2(b)所示，根据卷簧零件的结构特点，定型夹具设计为固定外套的结构，将卷簧零件装入后，在卷簧零件的间隙内装入不同尺寸的销钉，保证卷簧零件定型尺寸。
2、热处理定型原理
按设计图要求缠绕后要进行定型时效热处理，这是卷簧成型的关键工序，由于卷簧形状特殊，不同于一般的发条弹簧，一般发条弹簧的形状都是呈阿基米德螺线形状，里圈间隙小，外圈间隙大，符合变形规律，有利于加工成型。卷簧零件要求有较大的变形空间，而且每圈与每圈的间隙是不等的，里圈间隙大，外圈间隙小，违背变形规律，同时外径受限制。因此，必须要进行热处理校型工序保证每圈与每圈之间的不同间隙。采用圆环型热处理定型夹具，将卷簧零件旋紧放入定型夹具内，在圈间间隙内钉入不同尺寸的销钉，保证内圈间隙大，外圈间隙小，进行热处理定型处理，采用真空炉，在800±10℃保温60～75min，炉冷至700±10℃保温120～135min，充氩气冷却。
卷簧定型的基本工艺路线为：
卷簧零件清洗—装定型夹具—真空热处理—检验。
3、卷簧定型控制要点
1)在每圈与每圈间用不同粗细的销钉调整，销钉竖向设置于卷簧的每圈与每圈间，通过销钉的直径调整每圈与每圈间隙，最后得到里圈间隙大外圈间隙小的卷簧零件形状，在检测弹力时可旋转到规定位置且比较平顺。
2)在校型时通过使用不同规格的销钉调整圈间间隙，增大变形空间，从而可调整扭矩参数。
实施例结果表明，采用本发明卷簧校型定型方法，对零件进行时效校型，解决了靠进口备件的被动局面，按年需求量500件计算，可创造价值727元/件×500＝363500元人民币。

Claims (4)

1.一种高强度弹性材料卷簧热处理定型方法，其特征在于，卷簧定型的基本工艺路线为：卷簧零件清洗—装定型夹具—真空热处理—检验，其中：
(1)定型夹具设计
定型夹具设计为固定外套的结构，将卷簧零件装入后，在卷簧零件的间隙内装入不同尺寸的销钉，保证卷簧零件定型尺寸；
(2)热处理定型
采用真空炉，在800±10℃保温60～75min，炉冷至700±10℃保温120～135min，充氩气冷却。
2.按照权利要求1所述的高强度弹性材料卷簧热处理定型方法，其特征在于，卷簧零件要求有较大的变形空间，而且卷簧零件每圈与每圈的间隙是不等的，里圈间隙大，外圈间隙小，同时外径受限制；采用圆环型热处理定型夹具，将卷簧零件旋紧放入定型夹具内，在圈间间隙内钉入不同尺寸的销钉，保证内圈间隙大，外圈间隙小，进行热处理定型处理，保证每圈与每圈之间的不同间隙。
3.按照权利要求1所述的高强度弹性材料卷簧热处理定型方法，其特征在于，在卷簧零件每圈与每圈间用不同粗细的销钉调整，销钉竖向设置于卷簧的每圈与每圈间，通过销钉的直径调整每圈与每圈间隙，得到里圈间隙大外圈间隙小的卷簧零件形状，在检测弹力时可旋转到规定位置。
4.按照权利要求1所述的高强度弹性材料卷簧热处理定型方法，其特征在于，在热处理定型时，通过使用不同规格的销钉调整圈间间隙，增大变形空间，从而可调整扭矩参数。
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