用于圆筒状钢铁薄壁零件的淬火芯模及淬火方法技术

本发明专利技术公开了一种用于圆筒状钢铁薄壁零件的淬火芯模及淬火方法。用于圆筒状钢铁薄壁零件的淬火芯模，包括模体，模体外圆面的径向尺寸设计为零件的内孔干前径向尺寸，以保证零件淬火加热时受热内孔扩张顺利放入模体并且淬火冷却后零件紧箍于模体外；模体的外圆面上开设有多个沿轴向开设且双向贯通用于淬火冷却油液流通、防止零件淬火冷却时收缩破裂和辅助零件脱模的轴向通槽，多个轴向通槽沿模体的周向等间距排布构成均匀的锯齿状外圆面；与零件的端面宽边相对应的轴向通槽的槽底上开设有轴向贯通并用于提高淬火冷却油液流量以冷却零件的端面宽边的宽边冷却槽。在淬火冷却过程中减小零件的内孔和平面度变形，使零件尺寸变形控制在合理范围内。

Quenching die and quenching method for cylindrical steel thin wall parts

The invention discloses a quenching core mold and a quenching method for cylindrical steel thin wall parts. For quenching mandrel cylindrical steel thin-walled parts, including die body, die in vitro round surface of the radial dimension design for the parts of the inner hole dry before the radial dimensions in order to ensure the quenching heating heating hole expanded smoothly into the die quenching parts and hoop in the die in vitro; the outer surface of the die body. Is provided with a plurality of axially open and two-way through quenching for axial circulation of oil, to prevent quenching cooling shrinkage cracking and auxiliary parts demoulding through groove, a plurality of axially along the die body through the peripheral groove to the space arrangement form the outer surface of the serrated uniform; corresponding axial end parts of the broadside the groove bottom is provided with axial through and used for improving the cooling oil flow cooling groove with thick cooling parts of the broadside. In the process of quenching and cooling, the deformation of the inner hole and the flatness of the parts is reduced, and the size deformation of the parts is controlled in a reasonable range.

【技术实现步骤摘要】
用于圆筒状钢铁薄壁零件的淬火芯模及淬火方法
本专利技术涉及航空发动机零件加工
，特别地，涉及一种用于圆筒状钢铁薄壁零件的淬火芯模。此外，本专利技术还涉及一种包括上述用于圆筒状钢铁薄壁零件的淬火芯模的圆筒状钢铁薄壁零件的淬火方法。
技术介绍
某薄壁零件为航空发动机常用零部件，材料为结构钢，最终热处理状态为渗碳淬火。该零件厚度为4mm左右，内孔经渗碳淬火后，尺寸要求平面度≤0.1mm，内孔椭圆度≤0.15mm。由于零件壁薄要求高，易受外界因素影响大，实际生产中经常出现整批零件淬火后椭圆度超差的情况，后续机加内孔变形磨不起来，导致整批零件报废。该零件年投产200件，尺寸合格率不到50％，废品损失约10万元。同时严重制约生产进度。而生产中类似零件每年生产上万件，成本损失巨大。目前渗碳淬火过程中普遍对薄壁零件的变形操作控制效果不是很明显，单纯通过改进工艺参数来控制变形对此类加工余量小的零件效果有限，寻求一种更加直接有效的措施是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于圆筒状钢铁薄壁零件的淬火芯模及淬火方法，以解决薄壁零件淬火后变形，导致零件报废的技术问题。根据本专利技术的一个方面，提供一种用于圆筒状钢铁薄壁零件的淬火芯模，包括模体，模体外圆面的径向尺寸设计为零件的内孔干前径向尺寸，以保证零件淬火加热时受热内孔扩张顺利放入模体并且淬火冷却后零件紧箍于模体外；模体的外圆面上开设有多个沿轴向开设且双向贯通用于淬火冷却油液流通、防止零件淬火冷却时收缩破裂和辅助零件脱模的轴向通槽，多个轴向通槽沿模体的周向等间距排布构成均匀的锯齿状外圆面；与零件的端面宽边相对应的轴向通槽的槽底上开设有轴向贯通并用于提高淬火冷却油液流量以冷却零件的端面宽边的宽边冷却槽。进一步地，两个宽边冷却槽分别对应于零件的端面宽边两侧布设；和/或宽边冷却槽对应于零件的端面宽边中段布设。进一步地，模体的外圆面和/或端面上覆盖有耐磨镀层以增加表面硬度和耐磨性，或者模体的外圆面和/或端面进行了渗碳处理以增加表面硬度和耐磨性，或者模体的外圆面和/或端面进行了渗氮处理以增加表面硬度和耐磨性。进一步地，模体至少一侧端面与模体外圆面转角设置为用于方便放入零件、保证零件内孔完整性和避免零件内孔收缩出现多边形的平面倒角或弧形倒角。进一步地，轴向通槽采用内外等宽的平行槽、内宽外窄的窄口槽或者内窄外宽的扩口槽。进一步地，模体的端面上开设有上下贯通并用于模体装配时夹持着力和淬火冷却时淬火冷却油上下交换循环冷却的端面孔。进一步地，端面孔布设于模体端面中心；和/或多个端面孔沿周向均布于模体端面中心周围，相邻端面孔彼此间隔布设。进一步地，模体材料采用镀铬结合力好的结构钢，以在模体磨损时通过镀铬以进行修复，从而提高使用寿命。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种圆筒状钢铁薄壁零件的淬火方法，采用上述用于圆筒状钢铁薄壁零件的淬火芯模，包括以下步骤：a、零件干前尺寸测量；b、零件表面清洗；c、淬火保温；d、零件内孔套入淬火芯模并淬火；e、拆卸淬火芯模；f、零件内孔尺寸及椭圆度检测。进一步地，步骤d具体为：零件套上淬火芯模，并使零件的端面宽边正对淬火芯模的宽边冷却槽，然后在压力淬火剂上淬火；步骤e具体为：卸载模具内孔径向尺寸大于零件内孔径向尺寸且小于零件筒外径，零件端面放置在卸载模具上并使淬火芯模正对卸载模具的内孔，通过对淬火芯模沿轴向施压迫使淬火芯模从零件内孔脱出，从而卸载零件。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术用于圆筒状钢铁薄壁零件的淬火芯模，将淬火芯模的模体径向尺寸设计为零件的内孔干前径向尺寸，利用热胀冷缩原理，零件淬火加热升温后将淬火芯模放入模体内孔中，通过淬火芯模对零件由内而外的进行撑型，从而保证零件淬火后的内孔椭圆度。通过在淬火芯模周向均匀分布轴向通槽，为零件预留变形空间；减小淬火芯模与零件内壁面的接触面积以及切断连续接触面，以便于脱模；利用轴向通槽形成淬火冷却油的上下往复流动并充分与零件内壁面接触，以快速冷却零件，达到零件淬火的目的。通过在零件的端面宽边相应位置的模体轴向通槽内布设宽边冷却槽，以加大端面宽边位置的淬火冷却油流动量，从而减小端面宽边部位热量储能过大的问题并均衡零件各部位的温度差异，保证淬火后的零件尺寸在要求的范围内。在淬火冷却过程中使用淬火芯模控制和减小零件的内孔和平面度变形，使零件尺寸变形控制在合理范围内，满足后续机加要求、提高产品合格率、缩短生产周期、降低成本、保证生产顺利进行。零件淬火后使用卸载模具卸下芯模，通过淬火芯模与卸载模具的组合使用可以反复装卸，从而进行连续生产。该方法可以推广到更多类似零件的生产，产生的效益巨大。该方法简单有效，可控性及稳定性强，成本低，可长期使用，可广泛推广。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术优选实施例的用于圆筒状钢铁薄壁零件的淬火芯模的纵向剖面结构示意图；图2是本专利技术优选实施例的用于圆筒状钢铁薄壁零件的淬火芯模的俯视结构示意图；图3是本专利技术优选实施例的圆筒状钢铁薄壁零件的俯视结构示意图；图4是本专利技术优选实施例的圆筒状钢铁薄壁零件的纵向剖面结构示意图。图例说明：1、模体；2、轴向通槽；3、宽边冷却槽；4、零件；401、端面宽边；5、端面孔；6、平面倒角或弧形倒角。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。图1是本专利技术优选实施例的用于圆筒状钢铁薄壁零件的淬火芯模的纵向剖面结构示意图；图2是本专利技术优选实施例的用于圆筒状钢铁薄壁零件的淬火芯模的俯视结构示意图；图3是本专利技术优选实施例的圆筒状钢铁薄壁零件的俯视结构示意图；图4是本专利技术优选实施例的圆筒状钢铁薄壁零件的纵向剖面结构示意图。如图1所示，本实施例的用于圆筒状钢铁薄壁零件的淬火芯模，包括模体1，模体1外圆面的径向尺寸设计为零件4的内孔干前径向尺寸，以保证零件4淬火加热时受热内孔扩张顺利放入模体1并且淬火冷却后零件4紧箍于模体1外；模体1的外圆面上开设有多个沿轴向开设且双向贯通用于淬火冷却油液流通、防止零件4淬火冷却时收缩破裂和辅助零件4脱模的轴向通槽2，多个轴向通槽2沿模体1的周向等间距排布构成均匀的锯齿状外圆面；与零件4的端面宽边401相对应的轴向通槽2的槽底上开设有轴向贯通并用于提高淬火冷却油液流量以冷却零件4的端面宽边401的宽边冷却槽3。本专利技术用于圆筒状钢铁薄壁零件的淬火芯模，将淬火芯模的模体1径向尺寸设计为零件4的内孔干前径向尺寸，利用热胀冷缩原理，零件4淬火加热升温后将淬火芯模放入模体1内孔中，通过淬火芯模对零件4由内而外的进行撑型，从而保证零件4淬火后的内孔椭圆度。通过在淬火芯模周向均匀分布轴向通槽2，为零件4预留变形空间；减小淬火芯模与零件4内壁面的接触面积以及切断连续接触面，以便于脱模；利用轴向通槽2形成淬火冷却油的上下往复流动并充分与零件4内壁面接触，以快速冷却零件4，达到零件4淬火的目的。通过在零件4的端面宽边401相应位置的模体1的轴向通槽2内布设宽边冷却槽3，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于圆筒状钢铁薄壁零件的淬火芯模，包括模体(1)，其特征在于，所述模体(1)外圆面的径向尺寸设计为零件(4)的内孔干前径向尺寸，以保证所述零件(4)淬火加热时受热内孔扩张顺利放入所述模体(1)并且淬火冷却后所述零件(4)紧箍于所述模体(1)外；所述模体(1)的外圆面上开设有多个沿轴向开设且双向贯通用于淬火冷却油液流通、防止所述零件(4)淬火冷却时收缩破裂和辅助零件(4)脱模的轴向通槽(2)，多个所述轴向通槽(2)沿所述模体(1)的周向等间距排布构成均匀的锯齿状外圆面；与所述零件(4)的端面宽边(401)相对应的所述轴向通槽(2)的槽底上开设有轴向贯通并用于提高淬火冷却油液流量以冷却所述零件(4)的所述端面宽边(401)的宽边冷却槽(3)。

【技术特征摘要】
1.一种用于圆筒状钢铁薄壁零件的淬火芯模，包括模体(1)，其特征在于，所述模体(1)外圆面的径向尺寸设计为零件(4)的内孔干前径向尺寸，以保证所述零件(4)淬火加热时受热内孔扩张顺利放入所述模体(1)并且淬火冷却后所述零件(4)紧箍于所述模体(1)外；所述模体(1)的外圆面上开设有多个沿轴向开设且双向贯通用于淬火冷却油液流通、防止所述零件(4)淬火冷却时收缩破裂和辅助零件(4)脱模的轴向通槽(2)，多个所述轴向通槽(2)沿所述模体(1)的周向等间距排布构成均匀的锯齿状外圆面；与所述零件(4)的端面宽边(401)相对应的所述轴向通槽(2)的槽底上开设有轴向贯通并用于提高淬火冷却油液流量以冷却所述零件(4)的所述端面宽边(401)的宽边冷却槽(3)。2.根据权利要求1所述的用于圆筒状钢铁薄壁零件的淬火芯模，其特征在于，两个所述宽边冷却槽(3)分别对应于所述零件(4)的所述端面宽边(401)两侧布设；和/或所述宽边冷却槽(3)对应于所述零件(4)的所述端面宽边(401)中段布设。3.根据权利要求1所述的用于圆筒状钢铁薄壁零件的淬火芯模，其特征在于，所述模体(1)的外圆面和/或端面上覆盖有耐磨镀层以增加表面硬度和耐磨性，或者所述模体(1)的外圆面和/或端面进行了渗碳处理以增加表面硬度和耐磨性，或者所述模体(1)的外圆面和/或端面进行了渗氮处理以增加表面硬度和耐磨性。4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于圆筒状钢铁薄壁零件的淬火芯模，其特征在于，所述模体(1)至少一侧端面与所述模体(1)外圆面转角设置为用于方便放入所述零件(4)、保证所述零件(4)内孔完整性和避免所述零件(4)内孔收缩出现多边形的平面倒角或弧形倒角(6)。5.根据权利要求1至3中...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢锐，阙超，寻丹，王国奇，文钰，
申请(专利权)人：中国航发南方工业有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43