差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法技术

差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法，本发明专利技术涉及热加工过程金属构件变形控制方法。本发明专利技术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。本发明专利技术用于差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热加工过程金属构件变形控制方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术的有益效果是：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。本专利技术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。所专利技术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。本专利技术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/(m2·℃)；λ为差异壁厚复杂构件室温时的导热系本文档来自技高网...

【技术保护点】
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H m，所述的差异壁厚复杂构件最小壁厚为h m，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Sfin m2，A区散热材料室温时的导热系数为λfin W/(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SB m2，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。

【技术特征摘要】
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

\t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...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫牧夫，张程菘，王祎雪，张雁祥，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23