一种提高薄壁弹性垫圈产品合格率的工艺方法及回火工装技术

本发明专利技术属于金属热处理技术领域，涉及一种提高薄壁弹性垫圈产品合格率的工艺方法及回火工装。垫圈整体镀铜后，采取零件整体捆扎、放入铁质盒内同步加热、淬火，使薄壁弹性垫圈淬回火后硬度数值满足设计要求。采取低温预回火工艺制度，提高热定型回火阶段零件型面与工装的随型塑性。设计、制造由带有螺杆的工装底座、工装上隔板、热定型锁紧螺母，以及间隔、定型弹性垫圈的隔板四个部分组成的工装，间隔的隔板型面与待加工的弹性垫圈图纸技术要求型面完全一致。每个隔板只间隔一片弹性垫圈。将螺母锁紧的热定型回火工装放入热处理炉内回火。回火后工装取出油冷。通过上述工艺方法，可以大幅提高薄壁弹性垫圈产品合格率。幅提高薄壁弹性垫圈产品合格率。幅提高薄壁弹性垫圈产品合格率。

【技术实现步骤摘要】
一种提高薄壁弹性垫圈产品合格率的工艺方法及回火工装


[0001]本专利技术属于金属热处理
，涉及一种提高薄壁弹性垫圈产品合格率的工艺方法。

技术介绍

[0002]在航空发动机系统中，需要使用一种特殊的薄壁弹性垫圈进行预紧，这种预紧弹性垫圈见图1所示。这类弹性垫圈的预紧力除与淬火工艺状态有关外，还与其自身结构刚性有关。由于这类弹性垫圈有效壁厚不足2mm，在淬火转移过程中，经常出现降温过快导致的淬火后硬度过低问题，同时因零件壁厚过薄、周向存在较多的切口，淬火后零件变形严重，无法满足设计给定的自由状态下的高度数值要求，该类产品淬回火后，需要确保硬度及自由状态下的高度数值两个方面同时满足设计要求，长期以来产品合格率极低。
[0003]目前尚无相关文献报道解决该类技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是：提供一种提高薄壁弹性垫圈产品合格率的工艺方法，用于提高薄壁弹性垫圈淬回火后的产品合格率。
[0005]为解决此技术问题，本专利技术的技术方案是：
[0006]一方面，提供一种提高薄壁弹性垫圈产品合格率的工艺方法，所述工艺方法包含以下步骤：
[0007]步骤一、将垫圈整体捆扎、放入铁质盒内同步加热、淬火；为保证零件淬火烈度，采取零件整体捆扎、放入铁质盒内同步加热、淬火，最大限度减少零件淬火转移过程中的降温，使薄壁弹性垫圈淬回火后硬度数值满足设计要求。
[0008]优选地，垫圈整体捆扎数量为15～25件；
[0009]步骤二、针对垫圈的不同材质，采取低温预回火工艺制度；为降低淬火后弹性垫圈的脆性、提高热定型回火阶段零件型面与工装的随型塑性，采取低温预回火工艺制度。
[0010]步骤三、利用回火工装将弹性垫圈进行定型，将回火工装和弹性垫圈整体回火；
[0011]步骤四、回火后工装取出油冷，拆卸工装、取出弹性垫圈，除油、吹砂后，酸洗去铜。
[0012]根据弹性垫圈材质不同，所述步骤二具体为：
[0013]传统弹簧结构钢在正常回火温度以下(50～150)℃范围进行预回火；
[0014]时效钢或沉淀硬化钢，在正常时效温度以下(100～150)℃范围进行低温预回火；预回火时间为正常回火时间的(0.5～1)倍左右。
[0015]优选地，所述工艺方法还包括在步骤一之前对垫圈整体镀铜的操作。为防止薄壁弹性垫圈淬火加热过程中，氧化脱碳，机加后的垫圈整体镀铜后，再进行摞放捆绑淬火。
[0016]另一方面，提供一种提高薄壁弹性垫圈产品合格率的回火工装，所述回火工装具体为：
[0017]根据弹性垫圈的外内径尺寸，设计、制造专用的热定型回火工装，工装由带有螺杆
的工装底座、上隔板、热定型锁紧螺母，以及间隔隔板四个部分组成，间隔隔板用于定型弹性垫圈，间隔隔板的型面与待加工的弹性垫圈图纸技术要求型面完全一致。
[0018]间隔隔板的上型面与弹性垫圈的下型面保持一致，间隔隔板的下型面与弹性垫圈的上型面保持一致。
[0019]优选地，回火工装材质为1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9奥氏体不锈钢或45#结构钢。
[0020]为提高工装尺寸热稳定性，优选地，回火工装加工制造前的原始材料进行预处理：在弹性垫圈回火工艺温度+(50～200)℃下，退火(0.5～4)h。
[0021]为保证弹性垫圈热定型的型面贴合度，优选地，每个隔板只间隔一片弹性垫圈；第一片弹性垫圈直接与带有螺杆的工装底座接触，最后一片弹性垫圈使用工装上隔板压合，螺母锁紧。
[0022]本专利技术的有益效果是：本专利技术的提高薄壁弹性垫圈产品合格率的工艺方法，在不改变薄壁弹性垫圈工艺路线的前提下，利用整体捆扎、分体变为整体的方式进行加热、淬火，捆扎后的零件放入铁质盒内同步加热、同步转移淬火，最大限度减少零件淬火转移过程中的降温，进而保证淬火烈度，使零件硬度符合了工艺要求；淬火后、低温预回火，降低了零件淬火后的脆性；设计、制造的专用热定型回火工装，有效保证了弹性垫圈型面最终设计要求。通过上述方法，使得弹性垫圈的产品合格率由之前的不足5％大幅提升至90％以上。
附图说明
[0023]图1为薄壁弹性垫圈结构示意图；
[0024]图2为弹性垫圈热定型回火工装示意图；
[0025]图3本专利技术实施例的薄壁弹性垫圈零件结构示意图；
[0026]图中，1
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工装底座、2
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间隔隔板、3
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上隔板、4
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锁紧螺母、5
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弹性垫圈、r
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弹性垫圈外内径、R
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弹性垫圈外径、θ
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弹性垫圈张角、δ
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弹性垫圈自由状态下的高度。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]下面结合实施例对本专利技术做进一步说明：
[0029]某规格弹性垫圈如图3所示，材质为60Si2Mn，来料状态为退火态。冲压重新后，为恢复垫圈的硬度，需淬、回火。由于弹性垫圈有效壁厚不足1.75mm，淬火转移过程造成弹性垫圈降温剧烈，因淬火烈度不足，零件硬度无法满足设计要去(设计要求HR15N81～84，实际仅为HR15N76～80)。同时，该弹性垫圈刚性极差，淬火后型面变形严重，直接使用工装夹持进行回火定型时，因淬火脆性极大，垫圈出现断裂的情况。产品合格率不足5％。
[0030]首先，根据60Si2Mn材料淬火临界直径，以及零件结构特点，通过试淬的方式，确定每次摞放捆绑弹性垫圈的数量，捆绑前，对弹性垫圈镀铜防护，最佳数量为一次摞放捆绑15～25件，放入铁制盒子中，一同加热、淬火。
[0031]淬火后，去除垫圈表面油污，在350℃下进行预回火，预回火时间为60min。
[0032]根据外内径尺寸，设计、制造带有底座的螺杆式热定型回火工装，工装示意图见上图2所示。工装由带有螺杆的工装底座1、上隔板3、热定型锁紧螺母4，以及间隔隔板2四个部分组成，间隔隔板2用于定型弹性垫圈5。工装选材为1Cr18Ni9Ti，在工装加工制造前，原材料进行600℃退火，退火时间为4h。
[0033]将弹性垫圈放入热固定回火工装内并使用螺母锁紧后，放入热处理炉内，460℃回火100min。
[0034]回火后工装取出油冷，拆卸工装、取出弹性垫圈，除油、吹砂后，酸洗去铜。
[0035]弹性垫圈硬度检测为HR15N83左右，型面满足设计要求，产品合格率接近100％。
[0036]最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围并不局限于此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高薄壁弹性垫圈产品合格率的工艺方法，其特征在于，所述工艺方法包含以下步骤：步骤一、将垫圈整体捆扎、放入铁质盒内同步加热、淬火；步骤二、针对垫圈的不同材质，采取低温预回火工艺制度；步骤三、利用回火工装将弹性垫圈进行定型，将回火工装和弹性垫圈整体回火；步骤四、回火后工装取出油冷，拆卸工装、取出弹性垫圈，除油、吹砂后，酸洗去铜。2.根据权利要求1所述的提高薄壁弹性垫圈产品合格率的工艺方法，其特征在于，所述步骤二具体为：传统弹簧结构钢在正常回火温度以下(80～150)℃范围进行预回火；时效钢或沉淀硬化钢，在正常时效温度以下(100～150)℃范围进行低温预回火；预回火时间为正常回火时间的(0.5～1)倍。3.根据权利要求1所述的提高薄壁弹性垫圈产品合格率的工艺方法，其特征在于，所述工艺方法还包括在步骤一之前对垫圈整体镀铜的操作。4.一种提高薄壁弹性垫圈产品合格率的回火工装，基于权利要求1所述工艺方法，其特征在于，所述回火工装具体为：根据弹性垫圈的外内径尺寸，设计、制造专...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙振淋，师玉英，钱钰，张胜宝，黄垚，温冠云，
申请(专利权)人：中国航发哈尔滨东安发动机有限公司，
类型：发明
国别省市：