CN105385823A - 差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法 - Google Patents

差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法 Download PDF

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CN105385823A CN201510795851.4A CN201510795851A CN105385823A CN 105385823 A CN105385823 A CN 105385823A CN 201510795851 A CN201510795851 A CN 201510795851A CN 105385823 A CN105385823 A CN 105385823A
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Abstract

差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法,本发明涉及热加工过程金属构件变形控制方法。本发明要解决现有差异壁厚复杂构件热处理过程中存在变形的问题。方法:一、散热器材料的确定;二、安装散热器;三、热处理,即完成差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法。本发明用于差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法。

Description

差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法
技术领域
本发明涉及热加工过程金属构件变形控制方法。
背景技术
金属差异壁厚复杂薄壁构件广泛应用于航空航天及汽车工业中舱段、壳体类部件的制造。其加工制造流程中涉及铸造、热处理等热加工过程,其中热处理是提升零部件力学性能必不可少的环节。对于薄壁构件而言,由于其形状结构的复杂性,例如构件壁厚不均匀,存在大量的助壁、加强筋等,热处理、铸造后极易发生变形,变形超差将导致零件报废。就热处理而言,虽然对金属构件热处理变形进行了大量的研究,采取各种措施使热处理变形得到了较大程度的控制,但始终没有能从根本上解决变形的问题。对于金属构件无相变热处理变形主要是由于热应力产生的,而应力的产生则来源于加热或冷却不均匀,对于薄壁构件而言,尤其是差异壁厚构件,其不均匀程度更大,因此加热、尤其是冷却过程中极易发生变形。目前,对于金属构件的热处理变形控制主要采用机械矫形的方式,其矫形抗力大,矫形过程中往往带来大量的残余应力,使得工件在使用过程中应力释放再次发生变形。为此需要从薄壁差异壁厚构件变形的根本原因入手,提出一种全新的差异壁厚构件变形控制方法,达到其热加工过程少无变形目的。
发明内容
本发明要解决现有差异壁厚复杂构件热处理过程中存在变形的问题,而提供差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法。
差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法,具体是按照以下步骤进行的:
一、散热器材料的确定:
差异壁厚复杂构件由构件材料制备而成,散热器由散热材料制备而成;
所述的差异壁厚复杂构件最大壁厚为Hm,所述的差异壁厚复杂构件最小壁厚为hm,且H-h>0;
所述的散热材料室温时的导热系数大于构件材料室温时的导热系数;
二、安装散热器:
将散热器镶嵌在差异壁厚复杂构件外壁,得到装有散热器的构件,且在差异壁厚复杂构件上任意取两处为A区和B区,A区壁厚大于B区壁厚,且B区外壁不镶嵌散热器,设差异壁厚复杂构件的A区比欧数为BiA,A区外壁对应的散热器散热面积为Sfinm2,A区散热材料室温时的导热系数为λfinW/(m·℃),设差异壁厚复杂构件的B区比欧数为BiB,差异壁厚复杂构件的B区散热面积为SBm2,构件材料室温时的导热系数为λW/(m·℃),使得BiA/(Sfin·λfin)=BiB/(SB·λ);
三、热处理:
将装有散热器的构件置于加热炉内,然后进行加热、保温及淬火冷却,即完成差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法;
所述的淬火冷却为油淬或水淬。
差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法,具体是按照以下步骤进行的:
一、散热器材料的确定:
差异壁厚复杂构件由构件材料制备而成,散热器由散热材料制备而成;
所述的差异壁厚复杂构件最大壁厚为Hm,所述的差异壁厚复杂构件最小壁厚为hm,且H-h>0;
所述的散热材料室温时的导热系数大于构件材料室温时的导热系数;
二、安装散热器:
将散热器镶嵌在差异壁厚复杂构件外壁,得到装有散热器的构件,且在差异壁厚复杂构件上任意取两处为A区和B区,A区壁厚大于B区壁厚,且A区和B区外壁均镶嵌散热器,设差异壁厚复杂构件的A区比欧数为BiA,A区外壁对应的散热器散热面积为SfinAm2,A区散热材料室温时的导热系数为λfinAW/(m·℃),设差异壁厚复杂构件的B区比欧数为BiB,B区外壁对应的散热器散热面积为SfinBm2,B区散热材料室温时的导热系数为λfinBW/(m·℃),使得BiA/(SfinA·λfinA)=BiB/(SfinB·λfinB);
三、热处理:
将装有散热器的构件置于加热炉内,然后进行加热、保温及淬火冷却,即完成差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法;
所述的淬火冷却为油淬或水淬。
本发明的有益效果是:
1)从传热理论上阐明变形原因,使变形控制更具科学性,散热装置的材料选择和形状设计可以通过计算得到;
2)操作简单方便,加热冷却过程无特殊要求,适用于铸造、锻压和焊接过程等各种热加工过程。
本发明在加热和冷却过程中根据构件壁厚差异,调整局部换热系数,使得不同壁厚处比欧数相等,从而实现不同壁厚同时加热冷却,减小由于热应力导致的变形。具体做法为:通过加热冷却过程中对厚壁部分加装散热装置,通过调整散热面积来调控局部换热系数,达到减小变形的目的。与常规借助工装约束构件热加工过程变形方法相比,提出了一种基于换热系数和换热面积设计与调控,减小差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制的新思想。所发明的一种差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法,可以实现热加工过程中此类构件内部应力及变形量最小化,利用本方法制备的热加工后的差异壁厚复杂构件的径向变形显著降低,径向变形降低2/3以上。例如,针对差异壁厚铝合金大型薄壁构件的铸造及后续热处理,采用该技术,一方面因变形最小使成品率达到100%;另一方面,构件内部因残余应力最小,亦提高了构件的服役寿命及可靠性,经济效益巨大。
本发明用于差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法。
附图说明
图1为实施例一至三所述的差异壁厚复杂构件结构示意图;
图2为实施例一至三所述的散热器。
具体实施方式
具体实施方式一:本实施方式所述的差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法,具体是按照以下步骤进行的:
一、散热器材料的确定:
差异壁厚复杂构件由构件材料制备而成,散热器由散热材料制备而成;
所述的差异壁厚复杂构件最大壁厚为Hm,所述的差异壁厚复杂构件最小壁厚为hm,且H-h>0;
所述的散热材料室温时的导热系数大于构件材料室温时的导热系数;
二、安装散热器:
将散热器镶嵌在差异壁厚复杂构件外壁,得到装有散热器的构件,且在差异壁厚复杂构件上任意取两处为A区和B区,A区壁厚大于B区壁厚,且B区外壁不镶嵌散热器,设差异壁厚复杂构件的A区比欧数为BiA,A区外壁对应的散热器散热面积为Sfinm2,A区散热材料室温时的导热系数为λfinW/(m·℃),设差异壁厚复杂构件的B区比欧数为BiB,差异壁厚复杂构件的B区散热面积为SBm2,构件材料室温时的导热系数为λW/(m·℃),使得BiA/(Sfin·λfin)=BiB/(SB·λ);
三、热处理:
将装有散热器的构件置于加热炉内,然后进行加热、保温及淬火冷却,即完成差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法;
所述的淬火冷却为油淬或水淬。
步骤二中所述的BiA=δAhA/λ,其中δA为A区的厚度,单位为m;h为A区表面换热系数,单位W/(m℃);λ为差异壁厚复杂构件室温时的导热系数,单位为W/(m·℃)。
步骤二中所述的BiB=δBhB/λ,其中δB为B区的厚度,单位为m;h为B区表面换热系数,单位W/(m2·℃);λ为差异壁厚复杂构件室温时的导热系数,单位为W/(m·℃)。
本具体实施方式步骤一散热器材料根据差异壁厚复杂构件壁厚差异,即比欧数来选取,散热器材料与差异壁厚复杂构件导热系数的比值等于厚壁处与薄壁处比欧数之比;综合考虑构件厚壁(或比欧数)差异,薄、厚壁处换热面积和散热材料导热系数,计算散热装置换热面积;
根据散热装置换热面积选取淬火冷却介质,换热面积较大时选取满足工艺要求冷却速度的缓冷介质;
步骤三中装有散热器的构件在炉内加热保持无约束状态;
步骤三中淬火冷却按常规淬火操作即可,淬火过程对工件少无约束。
本实施方式的有益效果是:1)从传热理论上阐明变形原因,使变形控制更具科学性,散热装置的材料选择和形状设计可以通过计算得到;
2)操作简单方便,加热冷却过程无特殊要求,适用于铸造、锻压和焊接过程等各种热加工过程。
本实施方式在加热和冷却过程中根据构件壁厚差异,调整局部换热系数,使得不同壁厚处比欧数相等,从而实现不同壁厚同时加热冷却,减小由于热应力导致的变形。具体做法为:通过加热冷却过程中对厚壁部分加装散热装置,通过调整散热面积来调控局部换热系数,达到减小变形的目的。与常规借助工装约束构件热加工过程变形方法相比,提出了一种基于换热系数和换热面积设计与调控,减小差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制的新思想。本实施方式的一种差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法,可以实现热加工过程中此类构件内部应力及变形量最小化,利用本方法制备的热加工后的差异壁厚复杂构件的径向变形显著降低,径向变形降低2/3以上。例如,针对差异壁厚铝合金大型薄壁构件的铸造及后续热处理,采用该技术,一方面因变形最小使成品率达到100%;另一方面,构件内部因残余应力最小,亦提高了构件的服役寿命及可靠性,经济效益巨大。
具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同的是:步骤一中当差异壁厚复杂构件由30CrMnSiA钢铁制备而成,步骤三具体是按以下步骤进行的:将装有散热器的构件置于加热炉内,随炉升温至温度为860℃,然后在温度为860℃下保温2h,取出构件并在水温为25℃的条件下水淬,即完成差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是:步骤一中当差异壁厚复杂构件由TA15钛合金制备而成,步骤三具体是按以下步骤进行的:将装有散热器的构件置于加热炉内,随炉升温至温度为800℃,然后在温度为800℃下保温2h,取出构件并在油温为25℃的条件下油淬,即完成差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是:步骤一中当差异壁厚复杂构件由TA15钛合金制备而成,步骤三具体是按以下步骤进行的:将装有散热器的构件置于加热炉内,随炉升温至温度为800℃,然后在温度为800℃下保温2h,取出构件并在油温为25℃的条件下油淬,即完成差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法。其它与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是:步骤一中当差异壁厚复杂构件由2024铝合金合金制备而成,步骤三具体是按以下步骤进行的:将装有散热器的构件置于加热炉内,随炉升温至温度为550℃,然后在温度为550℃下保温2h,取出构件在油温为25℃的条件下油淬或在水温为25℃的条件下水淬,即完成差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法。其它与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六:本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是:步骤一中所述的构件材料为高强铝合金、高强钢、单向钛合金或双向钛合金。其它与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七:本实施方式所述的差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法,具体是按照以下步骤进行的:
一、散热器材料的确定:
差异壁厚复杂构件由构件材料制备而成,散热器由散热材料制备而成;
所述的差异壁厚复杂构件最大壁厚为Hm,所述的差异壁厚复杂构件最小壁厚为hm,且H-h>0;
所述的散热材料室温时的导热系数大于构件材料室温时的导热系数;
二、安装散热器:
将散热器镶嵌在差异壁厚复杂构件外壁,得到装有散热器的构件,且在差异壁厚复杂构件上任意取两处为A区和B区,A区壁厚大于B区壁厚,且A区和B区外壁均镶嵌散热器,设差异壁厚复杂构件的A区比欧数为BiA,A区外壁对应的散热器散热面积为SfinAm2,A区散热材料室温时的导热系数为λfinAW/(m·℃),设差异壁厚复杂构件的B区比欧数为BiB,B区外壁对应的散热器散热面积为SfinBm2,B区散热材料室温时的导热系数为λfinBW/(m·℃),使得BiA/(SfinA·λfinA)=BiB/(SfinB·λfinB);
三、热处理:
将装有散热器的构件置于加热炉内,然后进行加热、保温及淬火冷却,即完成差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法;
所述的淬火冷却为油淬或水淬。
步骤二中所述的BiA=δAhA/λ,其中δA为A区的厚度,单位为m;h为A区表面换热系数,单位W/(m2·℃);λ为差异壁厚复杂构件室温时的导热系数,单位为W/(m·℃)。
步骤二中所述的BiB=δBhB/λ,其中δB为B区的厚度,单位为m;h为B区表面换热系数,单位W/(m2·℃);λ为差异壁厚复杂构件室温时的导热系数,单位为W/(m·℃)。
本具体实施方式步骤一散热器材料根据差异壁厚复杂构件壁厚差异,即比欧数来选取,散热器材料与差异壁厚复杂构件导热系数的比值等于厚壁处与薄壁处比欧数之比;综合考虑构件厚壁(或比欧数)差异,薄、厚壁处换热面积和散热材料导热系数,计算散热装置换热面积;
根据散热装置换热面积选取淬火冷却介质,换热面积较大时选取满足工艺要求冷却速度的缓冷介质;
步骤三中装有散热器的构件在炉内加热保持无约束状态;
步骤三中淬火冷却按常规淬火操作即可,淬火过程对工件少无约束。
本实施方式的有益效果是:1)从传热理论上阐明变形原因,使变形控制更具科学性,散热装置的材料选择和形状设计可以通过计算得到;
2)操作简单方便,加热冷却过程无特殊要求,适用于铸造、锻压和焊接过程等各种热加工过程。
本实施方式在加热和冷却过程中根据构件壁厚差异,调整局部换热系数,使得不同壁厚处比欧数相等,从而实现不同壁厚同时加热冷却,减小由于热应力导致的变形。具体做法为:通过加热冷却过程中对厚壁部分加装散热装置,通过调整散热面积来调控局部换热系数,达到减小变形的目的。与常规借助工装约束构件热加工过程变形方法相比,提出了一种基于换热系数和换热面积设计与调控,减小差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制的新思想。本实施方式的一种差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法,可以实现热加工过程中此类构件内部应力及变形量最小化,利用本方法制备的热加工后的差异壁厚复杂构件的径向变形显著降低,径向变形降低2/3以上。例如,针对差异壁厚铝合金大型薄壁构件的铸造及后续热处理,采用该技术,一方面因变形最小使成品率达到100%;另一方面,构件内部因残余应力最小,亦提高了构件的服役寿命及可靠性,经济效益巨大。
具体实施方式八:本实施方式与具体实施方式七不同的是:步骤一中当差异壁厚复杂构件由30CrMnSiA钢铁制备而成,步骤三具体是按以下步骤进行的:将装有散热器的构件置于加热炉内,随炉升温至温度为860℃,然后在温度为860℃下保温2h,取出构件并在水温为25℃的条件下水淬,即完成差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法。其它与具体实施方式七相同。
具体实施方式九:本实施方式与具体实施方式七或八之一不同的是:步骤一中当差异壁厚复杂构件由TA15钛合金制备而成,步骤三具体是按以下步骤进行的:将装有散热器的构件置于加热炉内,随炉升温至温度为800℃,然后在温度为800℃下保温2h,取出构件并在油温为25℃的条件下油淬,即完成差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法。其它与具体实施方式七或八相同。
具体实施方式十:本实施方式与具体实施方式七至九之一不同的是:步骤一中当差异壁厚复杂构件由TA15钛合金制备而成,步骤三具体是按以下步骤进行的:将装有散热器的构件置于加热炉内,随炉升温至温度为800℃,然后在温度为800℃下保温2h,取出构件并在油温为25℃的条件下油淬,即完成差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法。其它与具体实施方式七至九相同。
具体实施方式十一:本实施方式与具体实施方式七至十之一不同的是:步骤一中当差异壁厚复杂构件由2024铝合金合金制备而成,步骤三具体是按以下步骤进行的:将装有散热器的构件置于加热炉内,随炉升温至温度为550℃,然后在温度为550℃下保温2h,取出构件在油温为25℃的条件下油淬或在水温为25℃的条件下水淬,即完成差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法。其它与具体实施方式七至十相同。
具体实施方式十二:本实施方式与具体实施方式七至十一之一不同的是:步骤一中所述的构件材料为高强铝合金、高强钢、单向钛合金或双向钛合金。其它与具体实施方式七至十一相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果:
结合图1及2具体说明实施例一至三;
实施例一:
图1为实施例一至三所述的差异壁厚复杂构件结构示意图;图2为实施例一至三所述的散热器;
当所述的的差异壁厚复杂构件由30CrMnSiA钢制备而成时,本实施例所述的一种差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法,具体是按照以下步骤进行的:
一、散热器材料的确定:
差异壁厚复杂构件由30CrMnSiA钢制备而成,散热器由纯铜制备而成;
所述的差异壁厚复杂构件最大壁厚为60mm,所述的差异壁厚复杂构件最小壁厚为3mm;
所述的纯铜室温时的导热系数大于30CrMnSiA钢室温时的导热系数;
二、安装散热器:
将散热器镶嵌在差异壁厚复杂构件壁外壁,得到装有散热器的构件;且在差异壁厚复杂构件上取A区和B区,A区壁厚为60mm,B区壁厚为3mm,且B区外壁不镶嵌散热器,设差异壁厚复杂构件的A区比欧数为BiA,A区外壁对应的散热器散热面积为Sfinm2,A区散热材料室温时的导热系数为λfinW/(m·℃),设差异壁厚复杂构件的B区比欧数为BiB,差异壁厚复杂构件的B区散热面积为SBm2,构件材料室温时的导热系数为λW/(m·℃),使得BiA/(Sfin·λfin)=BiB/(SB·λ);
经计算BiA:BiB=6:1,设差异壁厚复杂构件的A区散热面积为SAm2,经测量SA:SB=1:4,且纯铜的室温时的导热系数为λfin=401W/(m·℃),30CrMnSiA钢属于低合金钢,30CrMnSiA钢室温时的导热系数为λ=52.3W/(m·℃),因此,由BiA/(Sfin·λfin)=BiB/(SB·λ)计算可知Sfin=3SA
三、热处理:
将装有散热器的构件置于加热炉内,随炉升温至温度为860℃,然后在温度为860℃下保温2h,取出构件并在水温为25℃的条件下水淬,得到热加工后的差异壁厚复杂构件,即完成差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法。
实施例二:
图1为实施例一至三所述的差异壁厚复杂构件结构示意图;图2为实施例一至三所述的散热器;
当所述的的差异壁厚复杂构件由TA15钛合金制备而成时,本实施例所述的一种差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法,具体是按照以下步骤进行的:
一、散热器材料的确定:
差异壁厚复杂构件由TA15钛合金制备而成,散热器由纯铁制备而成;
所述的差异壁厚复杂构件最大壁厚为60mm,所述的差异壁厚复杂构件最小壁厚为3mm;
所述的纯铁室温时的导热系数大于TA15钛合金室温时的导热系数;
二、安装散热器:
将散热器镶嵌在差异壁厚复杂构件壁外壁,得到装有散热器的构件;且在差异壁厚复杂构件上取A区和B区,A区壁厚为60mm,B区壁厚为3mm,且B区外壁不镶嵌散热器,设差异壁厚复杂构件的A区比欧数为BiA,A区外壁对应的散热器散热面积为Sfinm2,A区散热材料室温时的导热系数为λfinW/(m·℃),设差异壁厚复杂构件的B区比欧数为BiB,差异壁厚复杂构件的B区散热面积为SBm2,构件材料室温时的导热系数为λW/(m·℃),使得BiA/(Sfin·λfin)=BiB/(SB·λ);
经计算BiA:BiB=5:1,设差异壁厚复杂构件的A区散热面积为为SAm2,经测量SA:SB=1:4,且纯铁的室温时的导热系数为λfin=80W/(m·℃),TA15钛合金室温时的导热系数为λ=15.2W/(m·℃),因此,由BiA/(Sfin·λfin)=BiB/(SB·λ)计算可知Sfin=4SA
三、热处理:
将装有散热器的构件置于加热炉内,随炉升温至温度为800℃,然后在温度为800℃下保温2h,取出构件并在油温为25℃的条件下油淬,得到热加工后的差异壁厚复杂构件,即完成差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法。
实施例三:
图1为实施例一至三所述的差异壁厚复杂构件结构示意图;图2为实施例一至三所述的散热器;
当所述的的差异壁厚复杂构件由2024铝合金制备而成时,本实施例所述的一种差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法,具体是按照以下步骤进行的:
一、散热器材料的确定:
差异壁厚复杂构件由2024铝合金制备而成,散热器由纯铜制备而成;
所述的差异壁厚复杂构件最大壁厚为60mm,所述的差异壁厚复杂构件最小壁厚为3mm;
所述的纯铜的导热系数为λ1W/m·K,所述的2024铝合金的导热系数为λ2W/m·K,且λ1>λ2
二、安装散热器:
将散热器镶嵌在差异壁厚复杂构件壁外壁,得到装有散热器的构件;且在差异壁厚复杂构件上取A区和B区,A区壁厚为60mm,B区壁厚为3mm,且B区外壁不镶嵌散热器,设差异壁厚复杂构件的A区比欧数为BiA,A区外壁对应的散热器散热面积为Sfinm2,A区散热材料室温时的导热系数为λfinW/(m·℃),设差异壁厚复杂构件的B区比欧数为BiB,差异壁厚复杂构件的B区散热面积为SBm2,构件材料室温时的导热系数为λW/(m·℃),使得BiA/(Sfin·λfin)=BiB/(SB·λ);
经计算BiA:BiB=5:1,设差异壁厚复杂构件的A区散热面积为为SAm2,经测量SA:SB=1:4,且纯铜的室温时的导热系数为λfin=401W/(m·℃),2024铝合为4.5%Cu铸铝,室温时的导热系数为λ=163W/(m·℃),因此,由BiA/(Sfin·λfin)=BiB/(SB·λ)计算可知Sfin=8SA
三、热处理:
将装有散热器的构件置于加热炉内,随炉升温至温度为550℃,然后在温度为550℃下保温2h,取出构件在油温为25℃的条件下油淬或在水温为25℃的条件下水淬,得到热加工后的差异壁厚复杂构件,即完成差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法。
利用ABAQUS软件,对实施例一至三得到热加工后的差异壁厚复杂构件进行变形量测试,测试结果如表1所示。
表1变形量(单位mm)
从以上实验数据的对比中可以发现,利用实施例一至三的方法制备的热加工后的差异壁厚复杂构件的径向变形显著降低,径向变形降低2/3以上。
因此,本发明方法对于差异壁厚大型金属薄壁构件变形具有显著降低作用,一方面因变形最小使成品率达到100%;另一方面,构件内部因残余应力最小,亦提高了构件的服役寿命及可靠性,经济效益巨大。

Claims (10)

1.差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法,其特征在于它是按照以下步骤进行的:
一、散热器材料的确定:
差异壁厚复杂构件由构件材料制备而成,散热器由散热材料制备而成;
所述的差异壁厚复杂构件最大壁厚为Hm,所述的差异壁厚复杂构件最小壁厚为hm,且H-h>0;
所述的散热材料室温时的导热系数大于构件材料室温时的导热系数;
二、安装散热器:
将散热器镶嵌在差异壁厚复杂构件外壁,得到装有散热器的构件,且在差异壁厚复杂构件上任意取两处为A区和B区,A区壁厚大于B区壁厚,且B区外壁不镶嵌散热器,设差异壁厚复杂构件的A区比欧数为BiA,A区外壁对应的散热器散热面积为Sfinm2,A区散热材料室温时的导热系数为λfinW/(m·℃),设差异壁厚复杂构件的B区比欧数为BiB,差异壁厚复杂构件的B区散热面积为SBm2,构件材料室温时的导热系数为λW/(m·℃),使得BiA/(Sfin·λfin)=BiB/(SB·λ);
三、热处理:
将装有散热器的构件置于加热炉内,然后进行加热、保温及淬火冷却,即完成差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法;
所述的淬火冷却为油淬或水淬。
2.根据权利要求1所述的差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法,其特征在于步骤一中当差异壁厚复杂构件由铝合金制备而成,散热器材料为铜材料或石墨材料;步骤一中当差异壁厚复杂构件由钢铁制备而成,散热器材料为铝材料或铜材料;步骤一中当差异壁厚复杂构件由钛合金制备而成,散热器材料为铁材料、铝材料或铜材料。
3.根据权利要求2所述的差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法,其特征在于步骤一中当差异壁厚复杂构件由30CrMnSiA钢铁制备而成,步骤三具体是按以下步骤进行的:将装有散热器的构件置于加热炉内,随炉升温至温度为860℃,然后在温度为860℃下保温2h,取出构件并在水温为25℃的条件下水淬,即完成差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法。
4.根据权利要求2所述的差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法,其特征在于步骤一中当差异壁厚复杂构件由TA15钛合金制备而成,步骤三具体是按以下步骤进行的:将装有散热器的构件置于加热炉内,随炉升温至温度为800℃,然后在温度为800℃下保温2h,取出构件并在油温为25℃的条件下油淬,即完成差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法。
5.根据权利要求2所述的差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法,其特征在于步骤一中当差异壁厚复杂构件由2024铝合金合金制备而成,步骤三具体是按以下步骤进行的:将装有散热器的构件置于加热炉内,随炉升温至温度为550℃,然后在温度为550℃下保温2h,取出构件在油温为25℃的条件下油淬或在水温为25℃的条件下水淬,即完成差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法。
6.差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法,其特征在于它是按照以下步骤进行的:
一、散热器材料的确定:
差异壁厚复杂构件由构件材料制备而成,散热器由散热材料制备而成;
所述的差异壁厚复杂构件最大壁厚为Hm,所述的差异壁厚复杂构件最小壁厚为hm,且H-h>0;
所述的散热材料室温时的导热系数大于构件材料室温时的导热系数;
二、安装散热器:
将散热器镶嵌在差异壁厚复杂构件外壁,得到装有散热器的构件,且在差异壁厚复杂构件上任意取两处为A区和B区,A区壁厚大于B区壁厚,且A区和B区外壁均镶嵌散热器,设差异壁厚复杂构件的A区比欧数为BiA,A区外壁对应的散热器散热面积为SfinAm2,A区散热材料室温时的导热系数为λfinAW/(m·℃),设差异壁厚复杂构件的B区比欧数为BiB,B区外壁对应的散热器散热面积为SfinBm2,B区散热材料室温时的导热系数为λfinBW/(m·℃),使得BiA/(SfinA·λfinA)=BiB/(SfinB·λfinB);
三、热处理:
将装有散热器的构件置于加热炉内,然后进行加热、保温及淬火冷却,即完成差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法;
所述的淬火冷却为油淬或水淬。
7.根据权利要求6所述的差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法,其特征在于步骤一中当差异壁厚复杂构件由铝合金制备而成,散热器材料为铜材料或石墨材料;步骤一中当差异壁厚复杂构件由钢铁制备而成,散热器材料为铝材料或铜材料;步骤一中当差异壁厚复杂构件由钛合金制备而成,散热器材料为铁材料、铝材料或铜材料。
8.根据权利要求7所述的差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法,其特征在于步骤一中当差异壁厚复杂构件由30CrMnSiA钢铁制备而成,步骤三具体是按以下步骤进行的:将装有散热器的构件置于加热炉内,随炉升温至温度为860℃,然后在温度为860℃下保温2h,取出构件并在水温为25℃的条件下水淬,即完成差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法。
9.根据权利要求7所述的差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法,其特征在于步骤一中当差异壁厚复杂构件由TA15钛合金制备而成,步骤三具体是按以下步骤进行的:将装有散热器的构件置于加热炉内,随炉升温至温度为800℃,然后在温度为800℃下保温2h,取出构件并在油温为25℃的条件下油淬,即完成差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法。
10.根据权利要求7所述的差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法,其特征在于步骤一中当差异壁厚复杂构件由2024铝合金合金制备而成,步骤三具体是按以下步骤进行的:将装有散热器的构件置于加热炉内,随炉升温至温度为550℃,然后在温度为550℃下保温2h,取出构件在油温为25℃的条件下油淬或在水温为25℃的条件下水淬,即完成差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101755063A (zh) * 2007-07-19 2010-06-23 科鲁斯斯塔尔有限公司 用于对在长度方向具有不同厚度的钢带进行退火的方法
EP2311996A2 (de) * 2009-10-19 2011-04-20 Belte AG Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Gussteilen mittels Infrarotstrahlen
CN102305546A (zh) * 2011-08-31 2012-01-04 太仓市华瑞真空炉业有限公司 一种油淬气冷真空炉的散热装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101755063A (zh) * 2007-07-19 2010-06-23 科鲁斯斯塔尔有限公司 用于对在长度方向具有不同厚度的钢带进行退火的方法
EP2311996A2 (de) * 2009-10-19 2011-04-20 Belte AG Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Gussteilen mittels Infrarotstrahlen
CN102305546A (zh) * 2011-08-31 2012-01-04 太仓市华瑞真空炉业有限公司 一种油淬气冷真空炉的散热装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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李延增等: "TC4薄壁件热处理过程形状尺寸变化数值预报", 《材料科学与工艺》 *

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