一种超高强度钢薄壁壳体淬火变形的整形方法技术

本发明专利技术公开了一种超高强度钢薄壁壳体淬火变形的整形方法，其步骤如下：壳体淬火后，将壳体长度方向等分为N段，N+1个等分截面（首尾端必选）；利用千分尺测量各等分横截面上壳体的椭圆度，标记椭圆度超差的截面，标记椭圆的长轴、短轴位置；整形时，首先在变形最大的横截面处按方法安装整形工装；依次测量其他截面的椭圆度，并在超差截面处依次安装整形工装；步骤五、复测整形后每个横截面处的椭圆度，保证各截面椭圆度与整形后一致；整形工装安装完毕后，将壳体与工装一起进行回火；回火结束后拆下整形工装，测量各截面椭圆度；若各截面椭圆度在设计指标范围内，则结束整形，若仍有截面椭圆度超差，则按照上述方法进行二次整形。

【技术实现步骤摘要】
一种超高强度钢薄壁壳体淬火变形的整形方法
本专利技术涉及热处理领域，具体涉及一种超高强度钢薄壁壳体淬火变形的整形方法。
技术介绍
超高强度合金钢可以用于制作燃烧室壳体，30Cr3SiNiMoVA是超高强度合金钢中典型的一种，其合金元素含量分别为：C:0.28～0.34，Cr:2.80～3.20，Ni：0.80～1.20，Mn:0.50～0.80，Si:0.90～1.20，Mo：0.60～0.80，V:0.05～0.15，P:≤0.02，S:≤0.02。该材料主要依靠淬火+回火的方式获得强度和韧性。淬火过程必须加热至奥氏体化温度以上，随后进行快速冷却，使其得到高强度及硬度的板条马氏体组织。淬火过程中由于热胀冷缩、组织转变造成的热应力、组织应力、前道工序机械加工残余应力相互叠加，达到金属的屈服极限，零件发生塑性变形；此后，应力的累积和释放过程交替进行，最终使零件发生弯曲及翘曲等变形。同时，在热胀冷缩及相变不均匀所引起的热应力及组织应力的作用下，零件还可能发生体积变化(增大或减小)，使零件的尺寸改变。特别是在非对称性小截面零件(如心轴、传动轴和杆形件等)、表面积大而厚度薄的零件（如套筒、盘类和叶片等）的热处理过程中，零件变形是零件制造中的关键课题。大长径比、薄壁壳体由于其结构特点，淬火后的畸变更为严重，导致后续加工、装配困难等问题已成为导致增长产品研制周期、降低合格率的共性问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种超高强度钢薄壁壳体淬火变形的整形方法，操作简单，效果明显。根据超高强度钢材料特性、薄壁壳体的变形规律，设计外箍式专用工装，利用该类零件的弹塑性变形规律，确定通用的反变形量；结合超高强度钢热处理工艺特性，回火时即达到整形效果，又释放机械整形时形产生的应力，有效的保证了壳体的尺寸稳定性其具体步骤如下：步骤一、壳体淬火后，将壳体长度方向等分为N段，N+1个等分截面（首尾端必选）；步骤二、利用千分尺测量各等分横截面上壳体的椭圆度，标记椭圆度超差的截面，标记椭圆的长轴、短轴位置；步骤三、整形时，首先在变形最大的横截面处按方法安装专用整形工装；步骤四、依次测量其他截面的椭圆度，并在超差截面处依次安装整形工装；步骤五、复测整形后每个横截面处的椭圆度，各截面椭圆度与整形后一致；步骤六、整形工装安装完毕后，将壳体与工装一起进行回火；步骤七、回火结束后拆下整形工装，测量各截面椭圆度；步骤八、若各截面椭圆度在设计指标范围内，则结束整形，若仍有截面椭圆度超差，则按照上述方法进行二次整形；进一步，所述壳体采用的超高强度钢材料牌号为30Cr3SiNiMoVA。进一步，步骤一所述的壳体等分段的数量壳体长度和结构确定，原则是当等分横截面不得位于壁厚变化交界处、非直线段处、倒角处、外部零件搭接处，一般不少于3个等分横截面。进一步，步骤三所述的整形工装为外箍式，1套/2副。所述的整形工装安装原理为：采用外箍式专用整形工装使等分截面反变形，将1套/2副整形工装的A点置于椭圆长轴处，B点置于短轴处，以变形量较大的轴为测量基准，反变形数值为原始测量数值的50%~60%，未安装整形工装前长轴处尺寸为直径＋2mm，安装后将该处尺寸下压为直径－1.0mm~1.2mm。进一步，在保证壳体机械性能的前提下，二次整形回火时温度应升高20±10℃。本专利技术的优点在于：根据30Cr3SiNiMoVA超高强度钢薄壁壳体的热处理工艺及淬火后的变形规律，设计制造出了针对该类材料、结构的外箍式专用整形工装、整形方法，技术原理简单、易操作、合格率高；该方法与淬火后回火共同进行，无需附加整形工序，且在回火温度下消除了机械整形的残余应力，保证壳体的尺寸稳定性。附图说明图1为超高强度钢薄壁壳体淬火变形的整形方法流程图；图2为超高强度钢薄壁壳体等分截面划分图；图3为超高强度钢薄壁壳体淬火变形的整形工装设计图。具体实施方式本专利技术为解决30Cr3SiNiMoVA超高强度钢薄壁壳体淬火变形问题，通过设计外谷式专用工装，根据壳体淬火后变形数据、该类材料特定温度下的弹塑性变形规律，计算室温下应使壳体反变形量，并在回火过程中使壳体椭圆度稳定在设计指标范围内。本专利技术通过如下步骤实现：下面举实例在30Cr3SiNiMoVA薄壁壳体上实施，该壳体其直径约为300㎜，长度为2780㎜，壁厚为1.6㎜。设计指标为壳体圆度≤2㎜（椭圆度≤4㎜）。具体方法如下：步骤一、壳体淬火后，将壳体长度方向等分为三段，四个等分截面，截面不得位于两端非直线段处，如图2所示；步骤二、利用千分尺测量各等分横截面上壳体的椭圆度，标记椭圆度超差的截面1，2，4截面，标记椭圆的长轴、短轴位置；具体数据见表1：表130Cr3SiNiMoVA薄壁壳体淬火变形数据截面截面1截面2截面3截面4长轴（㎜）300﹢4.75300﹢3.27300﹢1.96300﹢4.93短轴（㎜）300﹣2.48300﹣2.26300﹣1.87300﹣1.98椭圆度（㎜）7.235.533.836.91步骤三、整形时，首先在变形最大的截面1处按方法安装专用整形工装，即，将工装A点对应壳体长轴处，反变形量分别为（截面1）长轴300-2.8㎜，短轴300+1.3㎜；步骤四、依次测量其他截面的椭圆度，截面3数据为长轴300+1.63㎜，短轴300-1.56㎜，未超差。截面2、4数据与淬火后无变化，仍旧超差，分别在截面2、截面4安装整形工装。反变形数据为（截面2）长轴300-1.9㎜，短轴300+1.3㎜，（截面4）长轴300-2.9㎜，短轴300+1.1㎜；步骤五、复测整形后每个横截面处的椭圆度，各截面椭圆度与整形后一致，数据见表2；表230Cr3SiNiMoVA薄壁壳体反变形数据截面截面1截面2截面3截面4长轴（㎜）300﹣2.8300﹣1.9300﹢1.63300﹣2.9短轴（㎜）300﹢1.3300﹢1.3300﹣1.56300﹢1.1步骤六、整形工装安装完毕后，将壳体与工装一起进行回火；步骤七、回火结束后拆下整形工装，测量各截面椭圆度，各等分横截面的椭圆度数据见表2；表330Cr3SiNiMoVA薄壁壳体整形后数据截面截面1截面2截面3截面4长轴（㎜）300﹢0.91300﹢0.69300﹢1.63300﹢1.01短轴（㎜）300﹣0.6300﹣0.48300﹣1.56300﹣0.44椭圆度（㎜）1.511.173.191.45步骤八、各截面椭圆度均满足≤4㎜的设计指标，结束整形。完成该壳体的热处理变形的整形。对于本领域技术人员而言，显然本专利技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本专利技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本专利技术。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超高强度钢薄壁壳体淬火变形的整形方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、壳体淬火后，将壳体长度方向等分为N段，N+1个等分截面，首尾端必选；步骤二、利用千分尺测量各等分横截面上壳体的椭圆度，标记椭圆度超差的截面，标记椭圆的长轴、短轴位置；步骤三、整形时，首先在变形最大的横截面处按方法安装整形工装；步骤四、依次测量其他截面的椭圆度，并在超差截面处依次安装整形工装；步骤五、复测整形后每个横截面处的椭圆度，各截面椭圆度无与整形后一致；步骤六、整形工装安装完毕后，将壳体与工装一起进行回火；步骤七、回火结束后拆下整形工装，测量各截面椭圆度；步骤八、若各截面椭圆度在设计指标范围内，则结束整形，若仍有截面椭圆度超差，则按照上述方法进行二次整形。

【技术特征摘要】
1.一种超高强度钢薄壁壳体淬火变形的整形方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、壳体淬火后，将壳体长度方向等分为N段，N+1个等分截面，首尾端必选；步骤二、利用千分尺测量各等分横截面上壳体的椭圆度，标记椭圆度超差的截面，标记椭圆的长轴、短轴位置；步骤三、整形时，首先在变形最大的横截面处按方法安装整形工装；步骤四、依次测量其他截面的椭圆度，并在超差截面处依次安装整形工装；步骤五、复测整形后每个横截面处的椭圆度，各截面椭圆度无与整形后一致；步骤六、整形工装安装完毕后，将壳体与工装一起进行回火；步骤七、回火结束后拆下整形工装，测量各截面椭圆度；步骤八、若各截面椭圆度在设计指标范围内，则结束整形，若仍有截面椭圆度超差，则按照上述方法进行二次整形。2.如权利要求1所述的超高强度钢薄壁壳体淬火变形的整形方法，其特征在于，所述壳体采用的超高强度钢材料牌号为30Cr3SiNiMoVA。3.如权利要求1或2所述的超高强度钢薄壁壳体淬火变形的整形方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小娟，王树松，周钟平，何飞，向超，何卫国，梅建华，
申请(专利权)人：上海新力动力设备研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31