大厚度航弹壳体焊接与热处理方法技术

本发明专利技术公开了一种大厚度航弹壳体焊接与热处理方法，采用热轧无缝厚钢管，采用热轧无缝厚钢管加工成壳体主段

【技术实现步骤摘要】
大厚度航弹壳体焊接与热处理方法


[0001]本专利技术涉及大厚度壳体的加工
，具体涉及一种大厚度 航弹壳体焊接与热处理方法。

技术介绍

[0002]传统的小型航弹直径约200mm，长度500mm左右，一般采用 棒料加热挤压成坯料后进行切削加工。现代大型的航弹一般直径大 于400mm，长度大于1500mm，厚度15～50mm，采用传统的热挤压 成形坯料，由于热挤压设备能力不足和热挤压成形内部质量难于保 证，而难于实现。
[0003]现有的大型航弹壳体成形与加工，采用锻棒坯料，粗加工内外 型面后进行淬火+回火热处理，再精加工内外型面。这种加工方法 的缺点是：材料利用率低，只有30～40％，切削加工周期长，一般 要半个月左右，导至制造成本高。
[0004]为了解决材料利用率低、加工周期长的问题，将航弹壳体设计 成壳体主段和壳体尾段焊接结构，壳体主段采用35CrMnSiA超高 强度钢厚壁无缝钢管旋压成形后数控加工成形，壳体尾段采用 35CrMnSiA超高强度钢自由锻件数控加工成形。产品试验件采用 H30CrMnSiA焊丝焊接、热处理后进行产品试验，壳体在穿过多层 混凝土板后壳体尾段断裂，不满足试验要求。为此，产品设计对材 料性能提出了更加严格的要求：基体材料抗拉强度不小于1850MPa、 延伸率不小于6％、冲击功不小于40焦耳，焊缝材料抗拉强度不小 于1100MPa不大于1300MPa、延伸率不小于10％、冲击功不小于 40焦耳。现有的大厚度航弹壳体的焊接与热处理方法，不能满足产 品的性能要求。
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技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是针对现有评估方法的缺陷，提供一种基体材 料抗拉强度不小于1950MPa、延伸率不小于7％、冲击功不小于50 焦耳且焊缝材料抗拉强度不小于1100MPa并且不大于1300MPa、 延伸率不小于10.5％、冲击功不小于54焦耳的大厚度航弹壳体焊接 与热处理方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术所设计的大厚度航弹壳体焊接与热处 理方法，包括如下步骤：
[0007]1)壳体主段加工
[0008]采用热轧无缝厚钢管加工成壳体主段；
[0009]2)壳体尾段加工
[0010]将壳体尾段锻造坯料加工为壳体尾段；
[0011]3)焊接试样环形件加工
[0012]采用与壳体主段材料成分相同、等效壁厚相等的厚壁钢管加工 主段焊接试样环形件；
[0013]采用与壳体尾段材料成分相同、等效壁厚相等的厚壁钢管加工 尾段焊接试样环
形件；
[0014]4)壳体主段与壳体尾段焊接成壳体，主段焊接试样环形件与 尾段焊接试样环形件对焊成试样
[0015]5)壳体、试样焊缝射线探伤
[0016]6)壳体、试样淬火、回火热处理
[0017]壳体及试样淬火加热温度880～900℃保温1.5～2h，机械油冷却 1～0.5h；壳体及试样回火加热温度260～300℃保温2～2.5h，水冷却 1～0.5h；
[0018]7)试样加工及检测
[0019]在试样上加工焊接接头横向拉伸试样、焊接接头纵向拉伸试样、 焊接接头冲击试样、基体纵向拉伸试样、基体冲击试样并检测。
[0020]进一步地，所述步骤1)中，壳体主段的尾部焊接坡口采用Y 型坡口，Y型坡口角度α为33
°
～38
°
。
[0021]进一步地，所述步骤1)中，壳体主段的尾部焊接定位凸台的 厚度为1～2mm、宽度为1～2mm。
[0022]进一步地，所述步骤2)中，壳体尾段的焊接坡口采用Y型坡 口，Y型坡口角度α为33
°
～38
°
，与壳体主段坡口相同。
[0023]进一步地，所述步骤2)中，壳体尾段的焊接定位凹台的厚度 为1～2mm、宽度为1～2mm，与壳体主段焊接定位凸台相同。
[0024]进一步地，所述步骤4)中，采用氩弧焊将壳体主段与壳体尾 段焊接、主段焊接试样环形件与尾段焊接试样环形件对焊，焊前采 用感应器加热母材，预热温度300～360℃，焊后及时进行650～700℃ 保温1.5～2h消除焊接应力和除氢处理。
[0025]进一步地，所述步骤4)中，焊丝成分按质量百分比包括：C： 0.18～0.22，Mn：0.5～0.7，Si：0.25～0.35，Cr：0.9～1.1，Ni： 0.15～0.3，Mo：0.15～0.25，Cu：0.1～0.2，S：≤0.02，P：≤0.025。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术大厚度航弹壳 体焊接与热处理方法通过优化焊丝成分和焊接、热处理参数，消除 了回火脆性，保证了母材和焊缝的特殊力学性能要求：基体材料抗 拉强度≥1950MPa、延伸率≥7％、冲击功≥50J，焊缝材料抗拉强 度≥1100MPa、≤1300MPa、延伸率≥10.5％、冲击功≥54J。
具体实施方式
[0027]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明，便于更 清楚地了解本专利技术，但它们不对本专利技术构成限定。
[0028]大厚度航弹壳体焊接与热处理方法，包括如下步骤：
[0029]1)壳体主段加工
[0030]采用热轧无缝厚钢管，通过热旋压、强力旋压和数控切削加工， 将圆管原材料加工成壳体主段；
[0031]壳体主段的成形与加工流程为：厚壁热轧无缝厚钢管下料
→
壳 体主段头部热旋压成形
→
壳体主段头部内型面及直筒段内孔数控加 工
→
壳体主段直筒段外形正向强力旋压成形
→
壳体主段尾部热旋压 成形
→
壳体主段外形及尾部内型面、尾部焊接坡口、尾部焊
接定位 凸台加工；
[0032]壳体主段尾部焊接坡口采用Y型坡口，Y型坡口角度α为 33
°
～38
°
；
[0033]壳体主段尾部焊接定位凸台的厚度为1～2mm、宽度为1～2mm；
[0034]2)壳体尾段加工
[0035]将壳体尾段锻造坯料加工为壳体尾段；
[0036]壳体尾段的成形与加工流程为：圆钢下料
→
壳体尾段坯料锻造 成形
→
壳体尾段坯料正火、回火
→
壳体尾段外形、内型面、焊接坡 口、焊接定位凹台加工；
[0037]壳体尾段焊接坡口采用Y型坡口，Y型坡口角度α为33
°
～38
°
， 与壳体主段坡口相同；
[0038]壳体尾段焊接定位凹台的厚度为1～2mm、宽度为1～2mm，与 壳体主段焊接定位凸台相同；
[0039]3)焊接试样环形件加工
[0040]采用与壳体主段材料成分相同、等效壁厚相等的厚壁钢管加工 主段焊接试样环形件；
[0041]采用与壳体尾段材料成分相同、等效壁厚相等的厚壁钢管加工 尾段焊接试样环形件；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大厚度航弹壳体焊接与热处理方法，其特征在于：包括如下步骤：1)壳体主段加工采用热轧无缝厚钢管加工成壳体主段；2)壳体尾段加工将壳体尾段锻造坯料加工为壳体尾段；3)焊接试样环形件加工采用与壳体主段材料成分相同、等效壁厚相等的厚壁钢管加工主段焊接试样环形件；采用与壳体尾段材料成分相同、等效壁厚相等的厚壁钢管加工尾段焊接试样环形件；4)壳体主段与壳体尾段焊接成壳体，主段焊接试样环形件与尾段焊接试样环形件对焊成试样5)壳体、试样焊缝射线探伤6)壳体、试样淬火、回火热处理壳体及试样淬火加热温度880～900℃保温1.5～2h，机械油冷却1～0.5h；壳体及试样回火加热温度260～300℃保温2～2.5h，水冷却1～0.5h；7)试样加工及检测在试样上加工焊接接头横向拉伸试样、焊接接头纵向拉伸试样、焊接接头冲击试样、基体纵向拉伸试样、基体冲击试样并检测。2.根据权利要求1所述大厚度航弹壳体焊接与热处理方法，其特征在于：所述步骤1)中，壳体主段的尾部焊接坡口采用Y型坡口，Y型坡口角度α为33
°
～38
°
。3.根据权利要求1所述大厚度航弹壳体焊接与热处理方法，其特征在于：所述步骤1)中，壳体...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩庆波，王伟，吴钦，马旷，张奕，肖毅，方文斌，刘巧利，
申请(专利权)人：湖北三江航天江北机械工程有限公司，
类型：发明
国别省市：