CN1313628C - 一种消除壳体加工应力的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属用机械加工方法，特别是一种消除壳体加工应力的方法。其方法特征是：对第一次组焊部件进行热处理退火；对经热处理退火后的组焊部件进行校正；对校正后的组焊部件进行热处理去应力退火；对热处理去应力退火后的组焊部件进行热、冷循环处理；将所有部件组焊成本体；对本体进行热处理退火；对热处理退火后的本体进行校正；对校正后的本体进行再次应力退火；焊接工艺凸台；热处理、冷冻处理机加去应力；机加……。这种消除壳体加工应力的方法，以便在多组个部件构成的壳体加工中，快速控制和消除壳体加工中的应力。
Description
所属技术领域：本发明属用机械加工方法，特别是一种消除壳体加工应力的方法。
背景技术：在机械加工行业中加工易变形的薄壁零件是长久不衰的课题，焊接壳体部件的薄壁极易变形，不只是机械加工中的单纯变形，它是由多种方法加工后产生出的各种大小、方向、分布、形式不同应力混合成层层叠加后而形成的。特别是多部件组焊而成的壳体部件，这些零件大多为钢质板料，由激光切割直接成型，在切割过程中激光束在切口处将钢板灼烧融化，给零件带来较大的热变形及热应力。除了激光切割，还有二氧化碳切割和水下等离子切割，同样也给零件带来了的热变形及热应力。
因零件数较多，焊接时采用的是；先小部件焊接，再单板焊接，最后将单板组焊成箱体，所以壳体部件中存在着大量的焊接应力和校正应力。
除此之外，表面喷涂也会产生变形。
虽然消除这种应力可以采用自然时效法达到去除各种应力的目的，但这种方法由于时间长，从时间要求上是根本无法满足要求。
发明内容：本发明的目的是提供一种消除壳体加工应力的方法，以便在多组个部件构成的壳体加工中，快速控制和消除壳体加工中的应力。
本发明的目的是这样实现的，一种消除壳体加工应力的方法，其方法特征是：对第一次组焊部件进行热处理退火；
对经热处理退火后的组焊部件进行校正；
对校正后的组焊部件进行热处理去应力退火；
对热处理去应力退火后的组焊部件进行热、冷循环处理；
将所有部件组焊成本体；
对本体进行热处理退火；
对热处理退火后的本体进行校正；
对校正后的本体进行再次应力退火；
焊接工艺凸台；
热处理、冷冻处理机加去应力；
机加……。
所述的热处理工艺的步骤是：
第一道：退火500℃±10℃保温3小时炉冷至＜300℃，空冷、炉冷的目的是充分退火和消除因急冷造成新的应力；
第二道；消除校正后产生的新应力，450℃±10℃保温3小时炉冷；
第三道：热处理、冷处理循环，为最后焊接做好准备，450℃±10℃保温3小时空冷，冷处理-50℃～-60℃，保温1.5小时空冷；
第四道：焊接体退火，消除焊接应力；
第五道；校正后退火，消除校正新应力；
第六道：焊接后退火，消除焊接应力；
第七道：热处理、冷处理，工艺同上。
本发明中的热处理、冷处理的机理是：气割焊接后焊接部位在焊接过程中自然淬火，有少量残余奥氏体存在，它是一种不稳定组织，随着时间和环境温度的变化而变化，而引起尺寸的变化。从组织转变图知：只有-50℃以下残余奥氏体才能完全转变。所以冷处理的目的就是消除残余奥氏体，最大限度降低应力。
本发明的优点是：采用分部件多次热处理消除应力退火，热处理、冷处理循环。因为，大的部件在每次焊接过程和校正后都会有新的应力产生，同时在焊接过程中都存在局部组织转变，产生组织转变应力和热应力。只有在部件焊接后及时消除应力，才能避免每次焊接应力、校正变形应力和组织转变应力叠加，避免大的变形。热处理冷处理循环是为了更好更彻底地消除应力，促使组织转变过程残余奥氏体(不稳定组织)的转变，避免环境条件变化而引起尺寸变化，达到稳定尺寸的目的，为后续加工提供保证。
附图说明：
下面结合实施例附图对本发明作进一步说明；
图1是消除了应力后一加工的壳体示意图；
图2是组件1的零件101结构图；
图3是组件1的零件102、零件103、零件104、零件105、零件106的分解图；
图4是壳体分解图。
图中，1、A组件；2、B组件；3、C组件；4、N组件；5、壳体；1、零件101、零件102、零件103、零件104、零件105、零件106。
具体实施方式：
如图1所示，图1给出了消除了应力后的并加工成型的壳体示意图，从图1可以看出，整个壳体5是由组件1、组件2、组件3、组件N构成；每个组件又由多个零件组成；如图2所示，构成组件1由零件101、零件102、零件103、零件104、零件105、零件106。因此一个壳体5制作过程中的变形、应力来自多个因素。
图2中的零件101和图3中的零件102、零件103、零件104、零件105、零件106在形成时，已经产生了变形、应力，因此，对其首先应进行热处理退火；经热处理退火后的组焊部件还要校正；对校正后的零件101、零件102、零件103、零件104、零件105、零件106进行热处理去应力退火和热、冷循环处理；同样道理，对组件2、组件3、组件N的每一个零件也要进行上述处理。
在对每个组件进行上述处理过程后，将组件1、组件2、组件3、组件N组成壳体5；其步骤是按零件的装配次序完成，如图4所示。
在进行完图4的过程后，形成最终壳体5，然后对壳体5进行热处理退火；对热处理退火后的壳体进行校正；对校正后的壳体本体进行再次应力退火；最后，焊接工艺凸台；热处理、冷冻处理去应力；机加……成型。
当然上述的热处理应在如下条件下进行，退火500℃±10℃，保温3小时，炉冷至＜300℃，空冷、炉冷的目的是充分退火和消除因急冷造成新的应力；消除校正后产生的新应力，450℃±10℃保温3小时炉冷；热处理、冷处理循环，为最后焊接做好准备，450℃±10℃保温3小时空冷，冷处理-50℃～-60℃保温1.5小时空冷；焊接体退火，消除焊接应力；校正后退火，消除校正新应力；焊接后退火，消除焊接应力；热处理、冷处理，工艺同上。
本发明实施过程中，为了达到更好的效果；机械加工中控制还要有控制变形的措施：
1、合理地安排机械加工工艺流程
钳工划线检查毛坯的加工余量，提供粗加工基准一粗铣基面，以基面定位粗镗孔φ249做为半精加工的定位基准一半精加工去除了该部件大的余量，低精度的尺寸直接加工到位一热处理，去除加工应力一喷砂，提高表面质量一表面精饰，喷涂吸波涂料一钳工，去加工面的涂层，避免碰伤刀具一精铣基面呻钳工，铲刮基面，要求平面度0.03以内一精加工各面，保证各项要求呻精饰，局部磷化。
2、适宜的切削刀具
根据切削薄板件刀具的选用原理应该是图1所示，刀尖圆弧应适当偏小，使Aa尽量小，减少挤压量，加大刀具前角，使切削力减小，减小热变形。刀具后角适当增大，减小后刀面与已加工表面的摩擦。但由于该部件的刚性差，材质硬，需要加工的定位基面面积大，每一把铣刀必须完成660mm×780mm的加工保证平面度0.03mm的要求(因为每一次对刀后都要产生0.01mm～0.015mm的对刀误差，容易产生低点，对保证平面度极为不利)。所以要求刀具在耐磨的情况下尽量锋利。该件选用的是镶齿硬质合金铣刀，是德产瓦尔特万能数控工具磨床磨制，刀具前角Y＝10°～-12°，α＝6°-8°，直径φ＝50mm。
3、选择合适的切削用量
减小切削深度，适当的增加切削速度、恰当走刀量对控制工件变形十分有利。在加工基面G时选用切削深度为0,3mm～0.5mm，进给次数2-3次，主轴转速为260转/分钟。
其二，在装夹上要采用如下方式：
1、部件的毛坯焊接成型后，在合适的部位焊接了三个中φ30的工艺凸台，为部件在机床上装夹找到了施力点。
2、在进入精加工前，操作者及检验人员都要仔细检查定位基面G上的平面度0.03。检测平面度的一般方法为工件直接放在检测平板上，用厚薄规来测量缝隙，由于该件刚性差，部件的自重使其基面很好地与平台接触，按此方法测量0,02mm的厚薄规是不容易塞入的。我们检测的方法是用等高垫块将工件垫起，用百分表反勾推检平面度。获得真实可靠的平面度数据。
此外，在表面精饰工艺上一般的工艺编排上表面精饰为最后一道，由于该件的特殊性，喷涂吸波涂料后对工件精度有影响(符表所示)，所以表面精饰工艺编排在精加工前。因吸波涂料非常坚硬，在喷涂吸波涂料前将需要加工的表面进行保护，待吸波涂料烘干进入机械加工前，再用手工去除易碰伤刀具的吸波涂料。
Claims (1)
1、一种消除壳体加工应力的方法，其方法特征是：对第一次组焊部件进行热处理退火；
对经热处理退火后的组焊部件进行校正；
对校正后的组焊部件进行热处理去应力退火；
对热处理去应力退火后的组焊部件进行热、冷循环处理；
将所有部件组焊成本体；
对本体进行热处理退火；
对热处理退火后的本体进行校正；
对校正后的本体进行再次应力退火；
焊接工艺凸台；
热处理、冷冻处理机加去应力；
机加；
所述的热处理工艺的步骤是：
第一道：退火500℃±10℃保温3小时炉冷至＜300℃，空冷、炉冷的目的是充分退火和消除因急冷造成新的应力；
第二道：消除校正后产生的新应力，450℃±10℃保温3小时炉冷；
第三道：热处理、冷处理循环，为最后焊接做好准备，450℃±10℃保温3小时空冷，冷处理-50℃～-60℃，保温1.5小时空冷；
第四道：焊接体退火，消除焊接应力；
第五道；校正后退火，消除校正新应力；
第六道：焊接后退火，消除焊接应力；
第七道：热处理、冷处理，工艺同上。
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