CN113798351B - 大型框架薄壁类零件的热校正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大型框架薄壁类零件的热校正方法，制作与零件形状相适应的校正夹具，将渗氮处理后的大型框架薄壁类零件装夹在校正夹具内；将大型框架薄壁类零件、校正夹具一起放入加热炉加热进行回火处理，对大型框架薄壁类零件的变形量进行校正。本发明通过采用校正夹具及高温回火热校正渗氮处理后的大型框架薄壁类零件，在保证材料性能要求的前提下，将零件渗氮处理产生的变形量控制在设计要求内，保证高硬度渗氮零件成品质量。

Description

大型框架薄壁类零件的热校正方法
技术领域
本发明属于机械加工工艺技术领域，具体涉及一种大型框架薄壁类零件的热校正方法。
背景技术
大型框架薄壁类结构、形状复杂的零件结构，通常采用自由锻方形实体毛坯经机加手段加工成型。常规工艺加工方法为：粗加工→去应力回火→精加工→渗氮处理→精加工渗氮面保证尺寸，但因零件结构要求及渗氮后的硬度较高，渗氮深度精度要求高，无法进行渗氮后精加工。但是，采用渗氮直接成型，由于应力释放导致零件变形严重，无法保证产品质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大型框架薄壁类零件的热校正方法，通过采用校正夹具及高温回火热校正渗氮处理后的大型框架薄壁类零件，在保证材料性能要求的前提下，将零件渗氮处理产生的变形量控制在设计要求内，保证高硬度渗氮零件成品质量。
为达到上述目的，本发明使用的技术解决方案是：
大型框架薄壁类零件的热校正方法，制作与零件形状相适应的校正夹具，将渗氮处理后的大型框架薄壁类零件装夹在校正夹具内；将大型框架薄壁类零件、校正夹具一起放入加热炉加热进行回火处理，对大型框架薄壁类零件的变形量进行校正。
进一步，按大型框架薄壁类零件的结构特点及变形方向设计制作校正夹具，校正夹具包括：夹具本体、校正垫片、连接螺钉，夹具本体设置有定位槽面，定位槽面外侧设置有多个螺纹孔，校正垫片设置有通孔；将大型框架薄壁类零件的校正平面放置在定位槽面上，在大型框架薄壁类零件的凸起位置放置校正垫片，连接螺钉穿过通孔连接在螺纹孔上，将零件固定在定位槽面上。
进一步，定位槽面的平面度在0.05mm以内，校正垫片与大型框架薄壁类零件的材料一致。
进一步，将大型框架薄壁类零件的校正平面分为多个测量点，测量点标注到零件相应位置，矫正完成后根据测量点处的形变量判断校正效果。
进一步，从中部依次向两侧放置校正垫片，使用力矩扳手根据设定的扭矩将校正垫片预紧。
进一步，大型框架薄壁类零件、校正夹具一起放入加热炉后先进行预热，出炉后用力矩扳手旋紧连接螺钉，对校正点位置的校正垫片施加旋紧力，校正大型框架薄壁类零件的过盈量，之后再次将大型框架薄壁类零件、校正夹具一起放入加热炉再次加热。
进一步，加热炉选择井式电阻炉，炉温均匀性为±10℃。
进一步大型框架薄壁类零件的材料为42CrMo，加热至400℃保温2h进行预热，出炉校正零件的过盈量后，再次放入加热炉中加热至520℃，保温4h后出炉空冷至室温。
进一步，用170N·m的扭矩给对校正垫片预紧，之后以200N·m的扭矩再次紧固对校正垫片，然后将零件、校正夹具一起放入加热炉再次加热。
进一步，对回火校正后的大型框架薄壁类零件进行三坐标检测、超声波应力检测、材料力学性能的检验验收，保证大型框架薄壁类零件的平面度小于0.06mm。
本发明技术效果包括：
1、本发明将大型框架薄壁件通过采用校正夹具及高温回火热校正的方法，在保证材料性能要求的前提下，在保证材料性能要求的前提下，将零件渗氮处理产生的变形量控制在设计要求内，保证高硬度渗氮零件成品质量。
先将调质处理后变形的零件放入依据标准尺寸设计的校正夹具内，再采用回火热校正的方法，将零件以及装夹零件的校正夹具共同放入高温炉内，进行回火处理。在回火处理的过程中，零件渗氮变形后装夹在夹具内，受到夹具向标准尺寸方向校正的力，由于温度的升高，零件的屈服强度将会降低，进而导致受力较大的部位产生塑性变形，整个零件从超差尺寸的形状向着标准尺寸的形状变化，最终确保零件的尺寸满足设计要求。
2、本发明通过回火热校正的方法，缓解零件加工为成品以后，再进行渗氮处理导致的变形影响。
避免了因零件成品渗氮时应力释放导致的零件变形，进而避免出现因为形位公差尺寸公差尺寸超差不符合设计要求，造成零件报废的问题。保证了零件的和要求，加快了生产节奏，具有良好的推广应用前景。
3、对变形导致的残余应力进行分析和监测，重新确认零件是否可以使用，进而避免不必要的经济损失，并为一些需要成品渗氮件的工艺方法提供可行路径。
附图说明
图1是本发明中大型框架薄壁类零件的结构示意图；
图2是本发明中零件放置在夹具本体内的示意图；
图3是本发明中零件的装夹示意图；
图4是本发明中校正垫片的放置示意图。
具体实施方式
以下描述充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践和再现。
本发明改变加工方法为渗氮处理进行热校正处理，利用防变形夹具及高位回火热处理校正，保证产品质量。
如图1所示，是本发明中大型框架薄壁类零件的结构示意图。
大型框架薄壁类零件(简称为零件)1采用自由锻造毛坯制作，外形尺寸为：长1618mm×宽287mm×厚108mm，材料为42CrMoGB/T3077-1999/Q690-Ⅲ-WJ533-1997；零件加工余量大，加工成型后壁厚最薄处为9mm，长度为1598mm，同时曲线槽两侧表面局部氮化要求硬度大于65HVC，深度在40mm到45mm，T型槽精度要求为
大型框架薄壁类零件的热校正方法，具体步骤如下：
步骤1：制作与零件1形状相适应的校正夹具2；
1、校正夹具2的设计制作。
校正夹具2包括：夹具本体21、校正垫片22、连接螺钉23。
按大型框架薄壁类零件1的结构特点及变形方向设计制作夹具本体21，夹具本体21设置有定位槽面，定位槽面外侧设置有多个螺纹孔24，保证校正夹具定位槽面的平面度在0.05mm内。
校正垫片22(规格70mm×20mm，厚度差为0.2mm)设置有通孔，连接螺钉23穿过通孔连接在螺纹孔24上。校正垫片22同大型框架薄壁类零件的材料一致。校正垫片22的厚度为变形量5.2倍。
2、将大型框架薄壁类零件的校正平面A分为25个点，标注到零件相应位置。
3、去除零件机加毛刺，便于零件装夹。
如图2所示，是本发明中零件1放置在夹具本体21内的示意图；如图3所示，是本发明中零件1的装夹示意图。
步骤2：将零件1的校正平面A水平放置在校正夹具的定位槽面上，在零件1的凸起位置放置校正垫片3，连接螺钉23(M20×70)穿过通孔连接在螺纹孔24上，将零件1固定在定位槽面上；
从中部一次向两侧放置校正垫片3，力矩扳手(0-340Nm)采用60N·m的扭矩将校正垫片22预紧。
零件1经过调质处理后变形，需要借助校正夹具2采用回火处理来校正。为了检测矫正效果，需要记录校正前零件1的变形量。
如图4所示，是本发明中校正垫片3的放置示意图。
将大型框架薄壁类零件1的左右两端面之间的校正平面A分为25个点，将测量值进行记录，并找出过盈量最大的3个点，标注到零件1相应位置。
步骤3：将零件1、校正夹具2一起放入加热炉加热进行回火处理。
在回火处理的过程中，零件1渗氮变形后装夹在校正夹具2内，受到校正夹具2向标准尺寸方向校正的力，由于温度的升高，零件1的屈服强度将会降低，进而导致受力较大的部位产生塑性变形，整个零件1从超差尺寸的形状向着标准尺寸的形状变化。
加热炉选择井式电阻炉，设备为Ⅲ级炉窑，炉温均匀性为±10℃。
步骤31：零件1、校正夹具2一起放入加热炉后先进行零件1预热；
加热至400℃保温2h进行预热。
步骤32：零件1出炉后，用力矩扳手旋紧连接螺钉23，对校正点位置的校正垫片3施加旋紧力，校正零件1的过盈量，之后再次将零件1、校正夹具2一起放入加热炉。
用170N·m的扭矩给连接螺钉23，对校正垫片3预紧，之后以200N·m的扭矩再次紧固螺栓连接螺钉23，然后将零件1、校正夹具2一起放入加热炉加热至520℃，保温4h后出炉空冷至室温。
步骤3：零件1的热校正结果检测。
回火热校正后保证零件上表面平面度小于0.06mm。
大型框架薄壁类零件质量应依据相关的产品图纸、技术条件及工艺规程进行三坐标检测、超声波应力检测、材料力学性能的检验验收。
本发明所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离技术方案的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (3)

1.一种渗氮后的大型框架薄壁类零件的热校正方法，其特征在于，包括：
制作与零件形状相适应的校正夹具，按大型框架薄壁类零件的结构特点及变形方向设计制作校正夹具，校正夹具包括：夹具本体、校正垫片、连接螺钉，夹具本体设置有定位槽面，定位槽面外侧设置有多个螺纹孔，校正垫片设置有通孔；
将大型框架薄壁类零件的校正平面放置在定位槽面上，在大型框架薄壁类零件的凸起位置放置校正垫片，从中部依次向两侧放置校正垫片，使用力矩扳手根据设定的扭矩将校正垫片预紧；连接螺钉穿过通孔连接在螺纹孔上，将零件固定在定位槽面上，定位槽面的平面度在0.05mm以内，校正垫片与大型框架薄壁类零件的材料一致，将渗氮处理后的大型框架薄壁类零件装夹在校正夹具内；
大型框架薄壁类零件、校正夹具一起放入加热炉后先进行预热，加热炉选择井式电阻炉，炉温均匀性为±10℃；出炉后用力矩扳手旋紧连接螺钉，对校正点位置的校正垫片施加旋紧力，校正大型框架薄壁类零件的过盈量，之后再次将大型框架薄壁类零件、校正夹具一起放入加热炉再次加热，进行回火处理，对大型框架薄壁类零件的变形量进行校正；大型框架薄壁类零件的材料为42CrMo，加热至400℃保温2h进行预热，出炉校正零件的过盈量后，再次放入加热炉中加热至520℃，保温4h后出炉空冷至室温；
对回火校正后的大型框架薄壁类零件进行三坐标检测、超声波应力检测、材料力学性能的检验验收，保证大型框架薄壁类零件的平面度小于0.06mm。
2.如权利要求1所述的渗氮后的大型框架薄壁类零件的热校正方法，其特征在于，将大型框架薄壁类零件的校正平面分为多个测量点，测量点标注到零件相应位置，矫正完成后根据测量点处的形变量判断校正效果。
3.如权利要求1所述的渗氮后的大型框架薄壁类零件的热校正方法，其特征在于，用170N•m的扭矩给对校正垫片预紧，之后以200N•m的扭矩再次紧固对校正垫片，然后将零件、校正夹具一起放入加热炉再次加热。
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