一种高强韧复杂曲面结构铝合金铸件热态机械校正装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种高强韧复杂曲面结构铝合金铸件热态机械校正装置与方法，所述热态机械校正装置包括校位框，本发明专利技术对合金材料的固溶淬火保温与时效保温热处理工艺进行了优化调整，可进一步提高合金材料的机械强度与塑韧性，用于军工装备复杂曲面结构高强韧铝合金铸件的短周期低成本精密铸造与热处理成形，经济效益显著。效益显著。效益显著。

【技术实现步骤摘要】
一种高强韧复杂曲面结构铝合金铸件热态机械校正装置与方法


[0001]本专利技术属于铸造及有色铸造合金材料领域，具体涉及一种高强韧复杂曲面结构铝合金铸件热态机械校正装置与方法。

技术介绍

[0002]铝合金密度低、比强/刚度高、耐蚀性好、塑性好、加工性能优异，且具有良好的焊接性能，优良的导电性、导热性，在军工装备领域得到了广泛的应用。铝合金按照加工工艺主要可分为变形铝合金与铸造铝合金两类，其中铸造铝合金因具有良好的工艺流动性能与中等载荷承载能力，在导弹壳体、载油舱壳体、发动机附件机匣、发动机油路管道、汽车发动机缸体、汽车发动机缸盖等产品制造上得到了广泛的应用。
[0003]铸造铝合金铸态力学性能偏低，在实际使用时往往需要作T5/T6强韧化热处理，以提高金属材料的机械强度与塑韧性。复杂曲面结构铝合金铸件在T5/T6固溶淬火热处理时，由于淬火受热不均易产生较大的淬火热应力且铸件壁厚较薄，金属材料固溶态的结构刚度不足，在固溶淬火阶段易产生翘曲或挠曲变形，严重时直接出现淬火热裂报废；因此，在铸件固溶淬火后往往需要进行校正处理。

技术实现思路

[0004]研究发现，复杂曲面结构铝合金铸件由于结构形状复杂且每种铝合金铸件的结构设计形式复杂多变，传统的校正装置往往是根据单一品种铝合金铸件结构进行设计与加工制造，校正装置的适用性较差，在组织多品种小批量复杂曲面结构铝合金铸件生产时往往需要投制多套校正装置，设备投资较大，造成了严重的资金浪费。此外，传统的机械校正仅仅是在复杂曲面结构铝合金铸件固溶淬火后对铸件进行机械校正，对铸件的结构回弹变形与淬火残余应力消除未作过多考虑，这就导致了固溶淬火后经机械校正的复杂曲面结构铝合金铸件尺寸不满足设计技术指标要求，时效热处理保温过程中复杂曲面结构铝合金铸件二次释放淬火应力，导致铸件尺寸产生较大的偏差，时效热处理结束后金属材料的机械强度与硬度已趋于峰值，此时很难再通过机械校正的方法对铸件尺寸进行校形，且此时对复杂曲面结构铝合金铸件进行室温机械校正极易出现应力裂纹。
[0005]为了减小高强韧复杂曲面结构铝合金铸件的淬火热处理变形，有效消除或降低复杂曲面结构铝合金铸件的淬火残余应力，本专利技术提供了一种高强韧复杂曲面结构铝合金铸件热态机械校正装置与方法。本专利技术是针对多品种小批量高强韧复杂曲面结构铝合金铸件的需求现状，设计了一种通用性的热态机械校正装置，该装置可对各种结构形状的复杂曲面结构铝合金铸件进行热态机械校正，校正装置适用性强，设备投资小。在热态机械校正后对复杂曲面结构铝合金铸件进行振动时效消应力处理，可降低复杂曲面结构高强韧铝合金铸件的淬火残余应力，提高复杂曲面结构铝合金铸件的尺寸精度，同时有效提高金属材料的机械强度与塑韧性。
[0006]本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种热态机械校正装置，所述热态机械校正装置包括热处理支撑底座、校位框、校位框定位卡板、校位框连接螺母、校位框连接螺杆、校正端随形压块、校正端连接杆、校正端承压板、校正端限位板、校正端限位板连接螺母、校正端限位板连接螺杆、固定端随形压块、固定端内限位板、固定端内限位板连接螺母、固定端内限位板连接螺杆、固定端外限位块、固定端限位螺杆、固定端限位螺杆止位板、固定端限位螺杆止位板限位螺母、固定端外限位块紧固螺杆、固定端外限位块紧固螺母；
[0008]所述校位框包括下校位框、中校位框和上校位框；
[0009]所述校位框定位卡板包括下校位框定位卡板和中校位框定位卡板；
[0010]所述中校位框位于所述下校位框上方，且通过下校位框定位卡板相连，所述上校位框位于所述中校位框上方，且通过中校位框定位卡板相连；
[0011]所述校位框为第一边框和第二边框组成的正多边形；
[0012]所述下校位框位于热处理支撑底座的外缘，所述下校位框与热处理支撑底座通过校位框连接螺母和校位框连接螺杆螺接；
[0013]所述校正端限位板位于校位框的第一边框外缘，并通过校正端限位板连接螺母和校正端限位板连接螺杆将校正端限位板与校位框的第一边框进行螺接；
[0014]所述校正端随形压块通过校正端连接杆和校正端承压板相连，且所述校正端连接杆穿过校位框的第一边框，所述校正端随形压块靠近校位框的第一边框内缘侧，所述校正端承压板靠近下校位框的第一边框外缘侧；
[0015]所述固定端外限位块位于校位框的第二边框外缘，并通过固定端外限位块紧固螺杆和固定端外限位块紧固螺母将固定端外限位块与校位框的第二边框进行螺接；
[0016]所述固定端内限位板位于校位框的第二边框内缘，并通过固定端内限位板连接螺母和固定端内限位板连接螺杆将固定端内限位板与校位框的第二边框进行螺接；
[0017]所述固定端随形压块通过固定端限位螺杆、固定端限位螺杆止位板和固定端限位螺杆止位板限位螺母相连，且所述固定端限位螺杆穿过校位框的第二边框，所述固定端随形压块靠近校位框的第二边框内缘侧，所述固定端限位螺杆止位板和固定端限位螺杆止位板限位螺母靠近校位框的第二边框外缘侧。
[0018]本专利技术还提供一种铝合金铸件热态机械校正的方法，所述方法包括如下步骤：
[0019](i)将固溶淬火处理后的铝合金铸件固定于所述热态机械校装置内；
[0020](ii)调节所述热态机械校装置中的固定端限位螺杆，控制固定端随形压块与铝合金铸件外表面的间隙距离，推动校正端承压板，将校正端随形压块紧贴铝合金铸件外表面；
[0021]随后将热态机械校装置放置于液压机的下压力台和上压力台的中间位置，启动液压机同步作用于校正端承压板和距离其最远的固定端外限位块，完成对铝合金铸件特定区域的热态机械校正；
[0022]采用液压机对所有校正端承压板和对称位置的固定端外限位块进行热态机械校正后，对铝合金铸件沿垂直方向旋转(360/N)
°
，并重复上述步骤即可完成对铝合金铸件全区域的热态机械校正，重复步骤的次数为N/2，N是校位框的边数数量。
[0023]本专利技术还提供一种高强韧复杂曲面铝合金铸件的制备方法，其特征在于，所述方法包括使用上述的热态机械校正装置对铝合金铸件进行热态机械校正，所述热态机械校正
的方法如上所述。
[0024]本专利技术还提供一种上述方法制备的高强韧复杂曲面结构铝合金铸件。
[0025]有益效果：
[0026]本专利技术提出了一种高强韧复杂曲面结构铝合金铸件热态机械校正装置与方法，与传统的校正工艺与装置相比，本专利技术制备的热态机械校正装置适用性广，可对各种复杂曲面结构高强韧铝合金铸件进行热态机械校正，无需投制过多的校正装置，设备投资小、资金占用少。进一步地，在固溶淬火热处理与热态机械校正后，引入了振动时效消应力处理工艺，可在稳定热态机械校正尺寸的基础上，进一步降低复杂曲面结构铝合金铸件的淬火残余应力，避免复杂曲面结构铝合金铸件在时效保温热处理阶段因淬火残余应力二次释放而出现较大的尺寸变形。综上，本专利技术对合金材料的固溶淬火保温与时效保温热处理工艺进行了优化调整，可进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热态机械校正装置，所述热态机械校正装置包括热处理支撑底座(1)、校位框、校位框定位卡板、校位框连接螺母(4)、校位框连接螺杆(5)、校正端随形压块(6)、校正端连接杆(7)、校正端承压板(8)、校正端限位板(9)、校正端限位板连接螺母(10)、校正端限位板连接螺杆(11)、固定端随形压块(12)、固定端内限位板(13)、固定端内限位板连接螺母(14)、固定端内限位板连接螺杆(15)、固定端外限位块(16)、固定端限位螺杆(17)、固定端限位螺杆止位板(18)、固定端限位螺杆止位板限位螺母(19)、固定端外限位块紧固螺杆(20)、固定端外限位块紧固螺母(21)；所述校位框包括下校位框(3)、中校位框(24)和上校位框(26)；所述校位框定位卡板包括下校位框定位卡板(22)和中校位框定位卡板(25)；所述中校位框(24)位于所述下校位框(3)上方，且通过下校位框定位卡板(22)相连，所述上校位框(26)位于所述中校位框(24)上方，且通过中校位框定位卡板(25)相连；所述校位框为第一边框和第二边框组成的正多边形；所述下校位框(3)位于热处理支撑底座(1)的外缘，所述下校位框(3)与热处理支撑底座(1)通过校位框连接螺母(4)和校位框连接螺杆(5)螺接；所述校正端限位板(9)位于校位框的第一边框外缘，并通过校正端限位板连接螺母(10)和校正端限位板连接螺杆(11)将校正端限位板(9)与校位框的第一边框进行螺接；所述校正端随形压块(6)通过校正端连接杆(7)和校正端承压板(8)相连，且所述校正端连接杆(7)穿过校位框的第一边框，所述校正端随形压块(6)靠近校位框的第一边框内缘侧，所述校正端承压板(8)靠近下校位框(3)的第一边框外缘侧；所述固定端外限位块(16)位于校位框的第二边框外缘，并通过固定端外限位块紧固螺杆(20)和固定端外限位块紧固螺母(21)将固定端外限位块(16)与校位框的第二边框进行螺接；所述固定端内限位板(13)位于校位框的第二边框内缘，并通过固定端内限位板连接螺母(14)和固定端内限位板连接螺杆(15)将固定端内限位板(13)与校位框的第二边框进行螺接；所述固定端随形压块(12)通过固定端限位螺杆(17)、固定端限位螺杆止位板(18)和固定端限位螺杆止位板限位螺母(19)相连，且所述固定端限位螺杆(17)穿过校位框的第二边框，所述固定端随形压块(12)靠近校位框的第二边框内缘侧，所述固定端限位螺杆止位板(18)和固定端限位螺杆止位板限位螺母(19)靠近校位框的第二边框外缘侧。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述校位框为第一边框和第二边框组成的正六边形、正八边形、正十边形或正十二边形；所述校位框的第一边框的数量和所述校位框的第二边框的数量相同，且所述第一边框相连设置，所述第二边框相连设置。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每一个校位框的第一边框与热处理支撑底座(1)通过两个校位框连接螺母(4)和两个校位框连接螺杆(5)螺接；每一个校位框的第二边框与热处理支撑底座(1)通过两个校位框连接螺母(4)和两个校位框连接螺杆(5)螺接；和/或，每个固定端外限位块(16)通过两个固定端外限位块紧固螺杆(20)和两个固定端外限位块紧固螺母(21)螺接，螺接后的高度低于固定端外限位块(16)的外表面。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括激振电机(2)，所述激振电
机(2)位于热处理支撑底座(1)上方；所述激振电机(2)的设置用于给铝合金铸件(23)提供振动，便于其完成振动时效消应力...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊振中，梁爽，刘建军，陈明伟，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：