[發明專利]一種防止環形工件變形的支撐裝置

有效

• 申請號: 201210249284.9
• 申請日: 2012-07-18
• 公開（公告）號: CN102747196A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 王福平;王軍;謝國印;汪國鋒
• 申請（專利權）人: 西安航空動力股份有限公司
• 主分類號: C21D1/00
• 分類號: C21D1/00;F27D5/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

技術領域

該發明屬于真空熱處理領域，是一種防變形遞進式航空發動機薄壁環形工件真空熱處理工裝。

背景技術

環形工件是一種應用范圍大的工件，環形工件的加工中，存在坍塌或鼓包變形問題。尤其在航空發動機中，環形工件的使用量大，并且外徑尺寸大于900mm，壁厚小于1mm。目前，所述的航空發動機中所使用的環形工件的一般通過真空熱處理去應力。

本發明中的環形工件外徑尺寸與壁厚比例較大，屬于大型薄壁零件，焊接后需要進行去應力或固溶處理。真空熱處理前，材料內部存在較大殘余應力，再加上真空熱處理過程產生的熱應力，很容易導致薄壁環形工件真空熱處理后發生坍塌或鼓包變形。變形后的薄壁環形工件需要經過返工處理，既增加了加工成本，又延長了加工周期。

為了防止薄壁環形工件真空熱處理后的坍塌或鼓包變形，傳統的解決辦法有兩種：一種是改進真空熱處理工藝，即在固溶處理前增加去應力退火工序，以消除機械加工或焊接產生的殘余應力，減小薄壁環形工件的變形；另一種是在室溫裝爐，通過設計階段升溫和緩慢冷卻的方式，使薄壁環形工件中的殘余應力緩慢、均勻釋放出來，并且能降低熱應力對薄壁環形工件的影響。

以上措施雖然可以減小薄壁環形工件的變形，但是工藝復雜、生產效率低、防變形效果不理想，極易發生因坍塌或鼓包變形而使零件返工或報廢。

發明內容

為克服現有技術存在工藝復雜、生產效率低和成本高的不足，本發明提出了一種防止環形工件變形的支撐裝置。

本發明包括中心支架、內層支撐筒、外層支撐筒、底板、支撐桿、支撐邊、掛鉤、擋套和輪轂。

中心支架、內層支撐筒和擋套均為中空回轉體。所述中心支架、內層支撐筒和擋套均焊接在底板上，并且中心支架位于最內層，擋套位于最外層。外層支撐筒位于內層支撐筒和擋套之間。所述外層支撐筒上的支撐桿安放在內層支撐筒的頂端，并且該外層支撐筒的一端抵在內層支撐筒頂端的外圓周表面上。

內層支撐筒的外徑與所成形的第一環形工件的內徑相同。外層支撐筒的外徑與所成形的第二環形工件的內徑相同。

在所述外層支撐筒的內孔中均布有多個水平布置的支撐桿。所述支撐桿的一端固定在外層支撐筒的內圓表面，另一端固定在位于外層支撐筒內中心處的輪轂的外圓表面上。所述輪轂安放在內層支撐筒頂端的端面上，并套裝在中心支架頂端的外圓周表面上。所述輪轂與外層支撐筒同軸。在所述外層支撐筒下端的端頭處，有用于安放工件的支撐邊。

中心支架與內層支撐筒之間有4mm的間距。內層支撐筒與外層支撐筒之間有4mm的間距。外層支撐筒與擋套之間均有6mm的間距。

外層支撐筒的上表面與擋套的上表面平齊。內層支撐筒的上表面略低于中心支架的上表面，以便于外層支撐筒的安裝。

所述輪轂的內表面與中心支架的外表面之間間隙配合。所述支撐邊與外層支撐筒殼體之間相互垂直。

在生產中，環形工件焊接后存在極大的焊接應力，需要進行消除焊接應力。而焊接應力的釋放無規律，且現有工裝的限位不合理。再加上真空熱處理冷卻階段，高流量的高純氬氣也極易導致工件的坍塌或鼓包變形。

由于本發明采取的技術方案，在薄壁環形工件內層支撐筒和外層支撐筒之間留有0.5～1mm的間隙，確保薄壁環形工件在加熱過程中與圓筒面貼合緊密，有效控制真空熱處理過程中薄壁環形工件的應力釋放，防止薄壁環形工件的坍塌或鼓包變形。此外該工裝可以同時裝載兩個薄壁環形工件，提高生產效率1倍，降低生產成本50%，縮短生產周期50%。

為驗證本發明的效果，以某薄壁環形工件進行試驗，具體過程是：

試驗設備：Ipsen大型立式VEQ-5654-6真空氣淬爐；

設備參數：有效加熱區φ1200×1300，冷卻壓力1bar，爐溫均勻性(450～750)℃/±5℃,(750～1250)℃/±10℃，壓升率1.3Pa/h；

試驗參數：淬火1050℃，1～30min；回火（650±5℃，30～60min）/（755±10℃，30～60min）；

驗證方案：見表1。

表1驗證方案

試驗結果顯示，通過本發明成形1個或同時成形2個工件時，所成形工件表面均未見坍塌和鼓包變形。

附圖說明

圖1為防止環形工件變形的支撐裝置剖面正視圖；

圖2為外層支撐筒主視圖；

圖3為外層支撐筒俯視圖。圖中：

1.中心支架????????2.內層支撐筒??????3.外層支撐筒????4.緊固圈????5.底板