[發(fā)明專利]一種盤類工件的梯度熱處理裝置及其梯度熱處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011027035.6
• 申請日: 2020-09-26
• 公開（公告）號: CN112080622B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉延輝;劉昭昭;王淼;楊光
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號: C21D9/00
• 分類號: C21D9/00;C21D1/773
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 楊曄

一種盤類工件的梯度熱處理裝置及其梯度熱處理方法，裝置包括可拆卸連接的上爐體及下爐體，上爐體與下爐體中間設(shè)有內(nèi)爐室，內(nèi)爐室外周設(shè)有外爐室，上爐體及下爐體的連接面之間且內(nèi)爐室與外爐室正中放置有盤類工件；工作時(shí)，先將上爐體移開，將盤類工件放入內(nèi)爐室與外爐室正中，然后移回上爐體，同時(shí)保證盤類工件與冷卻管道直接接觸，上爐體與下爐體緊密閉合；通過抽真空裝置對內(nèi)爐室與外爐室抽真空，然后分別打開電源，通過溫度控制對外爐室及內(nèi)爐室內(nèi)的盤類工件進(jìn)行梯度熱處理；本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)合理，操作簡單，密封性好及實(shí)用高效的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種熱處理技術(shù)，具體涉及一種盤類工件的梯度熱處理裝置及其梯度熱處理方法。

背景技術(shù)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)決定著一個(gè)國家航空航天事業(yè)的發(fā)展，而渦輪盤作為發(fā)動(dòng)機(jī)中關(guān)鍵的核心部件，被稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的皇冠。渦輪盤的工作溫度高，不僅要具備優(yōu)異的抗氧化和抗熱腐蝕性能；還應(yīng)具備在高溫下的長期組織穩(wěn)定性，以及良好的力學(xué)性能。此外，渦輪盤從盤心到盤緣所承受的工作環(huán)境存在著顯著的差異：盤心與軸相連，承受著渦輪葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的非常大的離心拉應(yīng)力，但工作溫度相對較低；而盤緣受到的離心拉應(yīng)力較小，但與燃?xì)庵苯咏佑|、工作溫度較高。因此，對盤類工件提出了雙性能的要求，即盤芯具有較高的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和低周疲勞性能，盤緣具有較高的高溫蠕變抗力與較好抗裂紋擴(kuò)展性能；需要制備出盤心具有細(xì)晶組織、盤緣具有粗晶組織的梯度組織的雙性能渦輪盤，進(jìn)而充分發(fā)揮細(xì)晶組織在低溫高應(yīng)力及粗晶組織在高溫低應(yīng)力下的性能優(yōu)勢，滿足渦輪盤對雙性能的需求，大大提高發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比。

為了獲得晶粒尺寸呈梯度分布的微觀組織結(jié)構(gòu)，需要對盤類構(gòu)件進(jìn)行梯度熱處理。而現(xiàn)有的梯度熱處理爐采用的是單層爐體，具有傳熱過快，溫度梯度小等不足之處，無法獲得晶粒尺寸顯著呈梯度分布的微觀組織結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種盤類工件的梯度熱處理裝置及其梯度熱處理方法，將傳統(tǒng)的單一爐室分為內(nèi)外獨(dú)立的兩個(gè)爐室，并且對兩個(gè)爐室獨(dú)立加熱，達(dá)到更好的溫度控制，增強(qiáng)冷卻管道的冷卻效果，實(shí)現(xiàn)溫度梯度分布，并防止工件在熱處理過程中的高溫氧化，具有結(jié)構(gòu)合理、操作方便、密封性好及實(shí)用高效的優(yōu)點(diǎn)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

一種盤類工件的梯度熱處理裝置，包括可拆卸連接的上爐體2及下爐體18，上爐體2與下爐體18中間設(shè)有內(nèi)爐室9，內(nèi)爐室9外周設(shè)有外爐室19，上爐體2及下爐體18的連接面之間，且內(nèi)爐室9與外爐室19正中可放置有盤類工件8；

上爐體2及下爐體18的絕熱壁內(nèi)圍繞內(nèi)爐室9的外周，分別盤繞設(shè)置有冷卻管道5，冷卻管道5分別設(shè)有進(jìn)水口6及出水口22，進(jìn)水口6水流輸出側(cè)連接有循環(huán)泵7的進(jìn)水端，循環(huán)泵7的出水端與冷卻管道5水流輸入端相連接；

內(nèi)爐室9的頂壁與外爐室19底壁分別插入有多個(gè)熱電偶3，熱電偶3與盤類工件8接觸，檢測盤類工件8的溫度，將溫度信號傳至外接的溫度控制模塊；內(nèi)爐室9的頂壁及外爐室19的底壁分別設(shè)有加熱電阻絲4；下爐體18一側(cè)設(shè)有抽真空裝置14，抽真空裝置14的第一抽氣口23a與內(nèi)爐室9相連通，第二抽氣口23b與外爐室19相連通。

所述上爐體2與下爐體18通過耐高溫密封膠12密封連接。

所述加熱電阻絲4分別通過支架21固定于內(nèi)爐室9及外爐室19的頂壁及底壁，加熱電阻絲4可單獨(dú)加熱。

所述熱電偶3每個(gè)爐室至少一個(gè)。

所述上爐體2與下爐體18連接處的冷卻管道5與盤類工件8直接接觸。

所述冷卻管道5為銅合金。

內(nèi)爐室9、外爐室19及外部空間之間設(shè)有絕熱壁。

所述內(nèi)爐室9及外爐室19內(nèi)壁均填充有硅酸鋁纖維。