CN110732841A - 避免应力集中释放的圆柱状薄壁铸造壳体分瓣切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种避免应力集中释放的圆柱状薄壁铸造壳体分瓣切割方法，解决了在圆柱状薄壁铸造壳体在完成机加工后进行分瓣切割时如何有效避免应力集中释放的难题。本发明分次将机加工所形成的应力通过真空回火炉进行释放，从而保证了圆柱形薄壁壳体铸件分瓣切割时不会发生由于应力集中释放导致壳体出现崩裂现象；本发明在线切割时，采用从中分线中间向两端多次循环往复切割的方法，最大程度避免了应力的集中释放，特别是线切割中间留两端的预分瓣方法，及在预分瓣状态下，进行真空回火炉应力释放的处理方法，大大提高了圆柱形薄壁壳体铸件分辩切割的成品率。

Description

避免应力集中释放的圆柱状薄壁铸造壳体分瓣切割方法

技术领域

本发明涉及一种圆柱状薄壁铸造壳体分瓣切割方法，特别涉及一种可有效避免应力集中释放的圆柱状薄壁铸造壳体在完成机加工后进行分瓣切割的方法。

背景技术

现有技术的半圆柱状薄壁壳体的机加过程一般为：先铸造得到圆柱状薄壁壳体毛坯，然后，对圆柱状薄壁壳体毛坯的内外腔进行车铣机加工，使其内外腔的光洁度等机械性能指标达到设计要求，最后，将机加工后的圆柱状薄壁壳体用线切割机床分瓣切割成两个半圆柱状薄壁壳体；由于半圆柱状薄壁壳体内部设置有支撑筋、肋板和孔座等结构件，这些结构件在铸造成型时就已设置在圆柱状薄壁壳体内，铸造成型后应力较大，经固溶时效后，其组织应力有叠加效应，造成圆柱状薄壁壳体毛坯铸造成型后，在薄壁壳体上集中了一定的铸造应力；在随后的对壳体内外壁机加中，又在薄壁壳体上集中了一定的机加工应力；这些应力在圆柱状薄壁壳体用线切割机床分瓣切割时，存在应力集中释放的现象，造成切割线不规则破裂，导致分瓣切割失败，如何克服圆柱状薄壁壳体在分瓣切割时应力的集中释放，成为现场急需要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种避免应力集中释放的圆柱状薄壁铸造壳体分瓣切割方法，解决了在圆柱状薄壁铸造壳体在完成机加工后进行分瓣切割时如何有效避免应力集中释放的技术难题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

一种避免应力集中释放的圆柱状薄壁铸造壳体分瓣切割方法，包括以下步骤：

第一步、在圆柱状薄壁铸造壳体的内腔中，安装内腔支撑工装，将装配好内腔支撑工装的圆柱状薄壁铸造壳体装夹在车床上，对圆柱状薄壁铸造壳体的外侧面进行粗车削加工，粗车削加工时，吃刀深度要不大于0.1毫米；

第二步、完成圆柱状薄壁铸造壳体的外侧面粗车削加工后，拆卸掉内腔支撑工装，将粗车后的圆柱状薄壁铸造壳体放置到真空回火炉中，启动真空回火炉，使炉内温度上升到摄氏150度，并保持摄氏150度炉温2个小时；关闭真空回火炉，打开炉门降温，当炉内温度下降到室温时，关闭炉门，第二次启动真空回火炉，使炉温再次上升到摄氏150度，并保持摄氏150度炉温2个小时；关闭真空回火炉，打开炉门降温，使炉内温度下降到室温，完成了首次去应力操作；

第三步、将首次去应力后的粗车后的圆柱状薄壁铸造壳体，从真空回火炉中取出，将内腔支撑工装安装到圆柱形薄壁壳体铸件内腔中，将装配好内腔支撑工装的圆柱状薄壁铸造壳体装夹到车床上，对圆柱状薄壁铸造壳体的外侧面进行精车削加工，精车削加工时，吃刀深度要不大于0.05毫米；

第四步、完成圆柱状薄壁铸造壳体的外侧面精车削加工后，拆卸掉内腔支撑工装，将精车后的圆柱状薄壁铸造壳体放置到真空回火炉中，启动真空回火炉，使炉内温度上升到摄氏150度，并保持摄氏150度炉温2个小时；关闭真空回火炉，打开炉门降温，当炉内温度下降到室温时，关闭炉门，第二次启动真空回火炉，使炉温再次上升到摄氏150度，并保持摄氏150度炉温2个小时；关闭真空回火炉，打开炉门降温，使炉内温度下降到室温，完成了第二次去应力操作；

第五步、将第二次去应力后的圆柱状薄壁铸造壳体，从真空回火炉中取出，装夹到车床上，对圆柱状薄壁铸造壳体的内侧面进行精车削加工，精车削加工时，吃刀深度要不大于0.05毫米；

第六步、将内侧壁精车加工完成后的圆柱状薄壁铸造壳体放置到真空回火炉中，启动真空回火炉，使炉内温度上升到摄氏150度，并保持摄氏150度炉温2个小时；关闭真空回火炉，打开炉门降温，当炉内温度下降到室温时，关闭炉门，第二次启动真空回火炉，使炉温再次上升到摄氏150度，并保持摄氏150度炉温2个小时；关闭真空回火炉，打开炉门降温，使炉内温度下降到室温，完成了第三次去应力操作；

第七步、将第三次去应力后的圆柱状薄壁铸造壳体，从真空回火炉中取出，在圆柱状薄壁铸造壳体的外侧壁上，划出将壳体沿纵向均分成两瓣的两条线切割中分线，在每条线切割中分线的中点处，制出一个中点穿丝孔，在距离圆柱状薄壁铸造壳体左侧端20毫米处的线切割中分线上，制出左端穿丝孔，在距离圆柱状薄壁铸造壳体右侧端20毫米处的线切割中分线上，制出右端穿丝孔；

第八步、将制作了穿丝孔的圆柱状薄壁铸造壳体放置到线切割机床的工作台上，将线切割机床的钼丝穿入到圆柱状薄壁铸造壳体上的两个中点穿丝孔中，启动线切割机床，操作线切割机床的钼丝向左切割移动20毫米，然后，操作线切割机床的钼丝向右移动，返回启始位置后，继续向右移动，使钼丝向右切割移动20毫米，之后，再操作线切割机床的钼丝向左移动，去切割左侧未切割处，如此循环反复操作，使线切割机床的钼丝向左切割到左端穿丝孔为止，使线切割机床的钼丝向右切割到右端穿丝孔为止，对圆柱状薄壁铸造壳体的线切割中分线，实施了切割了中间留下了两边的预分瓣切割操作；

第九步、将完成预分瓣切割操作的圆柱状薄壁铸造壳体放置到真空回火炉中，启动真空回火炉，使炉内温度上升到摄氏150度，并保持摄氏150度炉温2个小时，关闭真空回火炉，打开炉门降温，使炉内温度下降到室温，完成了第四次去应力操作；

第十步、将完成第四次去应力操作的圆柱状薄壁铸造壳体，从真空回火炉中取出，用手工锯，沿左右两端各留下的20毫米的未切割的线切割中分线，将圆柱状薄壁铸造壳体锯开，实现圆柱状薄壁铸造壳体的彻底分瓣。

本发明分次将机加工所形成的应力通过真空回火炉进行释放，从而保证了圆柱形薄壁壳体铸件分瓣切割时不会发生由于应力集中释放导致壳体出现崩裂现象；本发明在线切割时，采用从中分线中间向两端多次循环往复切割的方法，最大程度避免了应力的集中释放，特别是线切割中间留两端的预分瓣方法，及在预分瓣状态下，进行真空回火炉应力释放的处理方法，大大提高了圆柱形薄壁壳体铸件分辩切割的成品率。

具体实施方式

下面对本发明进行详细说明：

一种避免应力集中释放的圆柱状薄壁铸造壳体分瓣切割方法，包括以下步骤：

第一步、在圆柱状薄壁铸造壳体的内腔中，安装内腔支撑工装，将装配好内腔支撑工装的圆柱状薄壁铸造壳体装夹在车床上，对圆柱状薄壁铸造壳体的外侧面进行粗车削加工，粗车削加工时，吃刀深度要不大于0.1毫米；

第二步、完成圆柱状薄壁铸造壳体的外侧面粗车削加工后，拆卸掉内腔支撑工装，将粗车后的圆柱状薄壁铸造壳体放置到真空回火炉中，启动真空回火炉，使炉内温度上升到摄氏150度，并保持摄氏150度炉温2个小时；关闭真空回火炉，打开炉门降温，当炉内温度下降到室温时，关闭炉门，第二次启动真空回火炉，使炉温再次上升到摄氏150度，并保持摄氏150度炉温2个小时；关闭真空回火炉，打开炉门降温，使炉内温度下降到室温，完成了首次去应力操作；

第三步、将首次去应力后的粗车后的圆柱状薄壁铸造壳体，从真空回火炉中取出，将内腔支撑工装安装到圆柱形薄壁壳体铸件内腔中，将装配好内腔支撑工装的圆柱状薄壁铸造壳体装夹到车床上，对圆柱状薄壁铸造壳体的外侧面进行精车削加工，精车削加工时，吃刀深度要不大于0.05毫米；

第四步、完成圆柱状薄壁铸造壳体的外侧面精车削加工后，拆卸掉内腔支撑工装，将精车后的圆柱状薄壁铸造壳体放置到真空回火炉中，启动真空回火炉，使炉内温度上升到摄氏150度，并保持摄氏150度炉温2个小时；关闭真空回火炉，打开炉门降温，当炉内温度下降到室温时，关闭炉门，第二次启动真空回火炉，使炉温再次上升到摄氏150度，并保持摄氏150度炉温2个小时；关闭真空回火炉，打开炉门降温，使炉内温度下降到室温，完成了第二次去应力操作；

第五步、将第二次去应力后的圆柱状薄壁铸造壳体，从真空回火炉中取出，装夹到车床上，对圆柱状薄壁铸造壳体的内侧面进行精车削加工，精车削加工时，吃刀深度要不大于0.05毫米；

第六步、将内侧壁精车加工完成后的圆柱状薄壁铸造壳体放置到真空回火炉中，启动真空回火炉，使炉内温度上升到摄氏150度，并保持摄氏150度炉温2个小时；关闭真空回火炉，打开炉门降温，当炉内温度下降到室温时，关闭炉门，第二次启动真空回火炉，使炉温再次上升到摄氏150度，并保持摄氏150度炉温2个小时；关闭真空回火炉，打开炉门降温，使炉内温度下降到室温，完成了第三次去应力操作；

第七步、将第三次去应力后的圆柱状薄壁铸造壳体，从真空回火炉中取出，在圆柱状薄壁铸造壳体的外侧壁上，划出将壳体沿纵向均分成两瓣的两条线切割中分线，在每条线切割中分线的中点处，制出一个中点穿丝孔，在距离圆柱状薄壁铸造壳体左侧端20毫米处的线切割中分线上，制出左端穿丝孔，在距离圆柱状薄壁铸造壳体右侧端20毫米处的线切割中分线上，制出右端穿丝孔；

第八步、将制作了穿丝孔的圆柱状薄壁铸造壳体放置到线切割机床的工作台上，将线切割机床的钼丝穿入到圆柱状薄壁铸造壳体上的两个中点穿丝孔中，启动线切割机床，操作线切割机床的钼丝向左切割移动20毫米，然后，操作线切割机床的钼丝向右移动，返回启始位置后，继续向右移动，使钼丝向右切割移动20毫米，之后，再操作线切割机床的钼丝向左移动，去切割左侧未切割处，如此循环反复操作，使线切割机床的钼丝向左切割到左端穿丝孔为止，使线切割机床的钼丝向右切割到右端穿丝孔为止，对圆柱状薄壁铸造壳体的线切割中分线，实施了切割了中间留下了两边的预分瓣切割操作；

第九步、将完成预分瓣切割操作的圆柱状薄壁铸造壳体放置到真空回火炉中，启动真空回火炉，使炉内温度上升到摄氏150度，并保持摄氏150度炉温2个小时，关闭真空回火炉，打开炉门降温，使炉内温度下降到室温，完成了第四次去应力操作；

第十步、将完成第四次去应力操作的圆柱状薄壁铸造壳体，从真空回火炉中取出，用手工锯，沿左右两端各留下的20毫米的未切割的线切割中分线，将圆柱状薄壁铸造壳体锯开，实现圆柱状薄壁铸造壳体的彻底分瓣。

本发明的圆柱状薄壁铸造壳体的铸造合金元素含量较高，硬脆相数量较多，为了保证合金有足够的塑性，应该采用固溶加欠时效的方式进行热处理，去应力退火的目的是为了稳定组织结构，促使铝铸件内部热应力和组织应力的完全释放，为后续机械加工做去应力的准备；可对圆柱状薄壁铸造壳体，采用炉温摄氏150，保温2小时的两次冷热循环热处理，有利于铸件毛坯的去应力。

在进行切割了中间留下了两边的预分瓣切割操作后，本发明的铝铸件的圆柱状薄壁铸造壳体，仍是处于整圆状态，进行第四次去应力退火时，在圆筒两瓣切削分离处，会受到组织张力的影响，切开时晶粒相互间的引力会断开，会产生位错滑移和堆码层错，晶粒连续处切断后，晶界会发生改变，晶间形态发生改变，位错可能缠绕，亚晶界位移改变，原有的压应力会重新分布，使切削分离处产生形变，最大限度去除残余应力，稳定了组织形态和尺寸。

Claims (1)

1.一种避免应力集中释放的圆柱状薄壁铸造壳体分瓣切割方法，包括以下步骤：

第一步、在圆柱状薄壁铸造壳体的内腔中，安装内腔支撑工装，将装配好内腔支撑工装的圆柱状薄壁铸造壳体装夹在车床上，对圆柱状薄壁铸造壳体的外侧面进行粗车削加工，粗车削加工时，吃刀深度要不大于0.1毫米；

第二步、完成圆柱状薄壁铸造壳体的外侧面粗车削加工后，拆卸掉内腔支撑工装，将粗车后的圆柱状薄壁铸造壳体放置到真空回火炉中，启动真空回火炉，使炉内温度上升到摄氏150度，并保持摄氏150度炉温2个小时；关闭真空回火炉，打开炉门降温，当炉内温度下降到室温时，关闭炉门，第二次启动真空回火炉，使炉温再次上升到摄氏150度，并保持摄氏150度炉温2个小时；关闭真空回火炉，打开炉门降温，使炉内温度下降到室温，完成了首次去应力操作；

第三步、将首次去应力后的粗车后的圆柱状薄壁铸造壳体，从真空回火炉中取出，将内腔支撑工装安装到圆柱形薄壁壳体铸件内腔中，将装配好内腔支撑工装的圆柱状薄壁铸造壳体装夹到车床上，对圆柱状薄壁铸造壳体的外侧面进行精车削加工，精车削加工时，吃刀深度要不大于0.05毫米；

第四步、完成圆柱状薄壁铸造壳体的外侧面精车削加工后，拆卸掉内腔支撑工装，将精车后的圆柱状薄壁铸造壳体放置到真空回火炉中，启动真空回火炉，使炉内温度上升到摄氏150度，并保持摄氏150度炉温2个小时；关闭真空回火炉，打开炉门降温，当炉内温度下降到室温时，关闭炉门，第二次启动真空回火炉，使炉温再次上升到摄氏150度，并保持摄氏150度炉温2个小时；关闭真空回火炉，打开炉门降温，使炉内温度下降到室温，完成了第二次去应力操作；

第五步、将第二次去应力后的圆柱状薄壁铸造壳体，从真空回火炉中取出，装夹到车床上，对圆柱状薄壁铸造壳体的内侧面进行精车削加工，精车削加工时，吃刀深度要不大于0.05毫米；

第六步、将内侧壁精车加工完成后的圆柱状薄壁铸造壳体放置到真空回火炉中，启动真空回火炉，使炉内温度上升到摄氏150度，并保持摄氏150度炉温2个小时；关闭真空回火炉，打开炉门降温，当炉内温度下降到室温时，关闭炉门，第二次启动真空回火炉，使炉温再次上升到摄氏150度，并保持摄氏150度炉温2个小时；关闭真空回火炉，打开炉门降温，使炉内温度下降到室温，完成了第三次去应力操作；

第七步、将第三次去应力后的圆柱状薄壁铸造壳体，从真空回火炉中取出，在圆柱状薄壁铸造壳体的外侧壁上，划出将壳体沿纵向均分成两瓣的两条线切割中分线，在每条线切割中分线的中点处，制出一个中点穿丝孔，在距离圆柱状薄壁铸造壳体左侧端20毫米处的线切割中分线上，制出左端穿丝孔，在距离圆柱状薄壁铸造壳体右侧端20毫米处的线切割中分线上，制出右端穿丝孔；

第八步、将制作了穿丝孔的圆柱状薄壁铸造壳体放置到线切割机床的工作台上，将线切割机床的钼丝穿入到圆柱状薄壁铸造壳体上的两个中点穿丝孔中，启动线切割机床，操作线切割机床的钼丝向左切割移动20毫米，然后，操作线切割机床的钼丝向右移动，返回启始位置后，继续向右移动，使钼丝向右切割移动20毫米，之后，再操作线切割机床的钼丝向左移动，去切割左侧未切割处，如此循环反复操作，使线切割机床的钼丝向左切割到左端穿丝孔为止，使线切割机床的钼丝向右切割到右端穿丝孔为止，对圆柱状薄壁铸造壳体的线切割中分线，实施了切割了中间留下了两边的预分瓣切割操作；

第九步、将完成预分瓣切割操作的圆柱状薄壁铸造壳体放置到真空回火炉中，启动真空回火炉，使炉内温度上升到摄氏150度，并保持摄氏150度炉温2个小时，关闭真空回火炉，打开炉门降温，使炉内温度下降到室温，完成了第四次去应力操作；

第十步、将完成第四次去应力操作的圆柱状薄壁铸造壳体，从真空回火炉中取出，用手工锯，沿左右两端各留下的20毫米的未切割的线切割中分线，将圆柱状薄壁铸造壳体锯开，实现圆柱状薄壁铸造壳体的彻底分瓣。