[发明专利]差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及热加工过程金属构件变形控制方法。

背景技术

金属差异壁厚复杂薄壁构件广泛应用于航空航天及汽车工业中舱段、壳体类部件的制造。其加工制造流程中涉及铸造、热处理等热加工过程，其中热处理是提升零部件力学性能必不可少的环节。对于薄壁构件而言，由于其形状结构的复杂性，例如构件壁厚不均匀，存在大量的助壁、加强筋等，热处理、铸造后极易发生变形，变形超差将导致零件报废。就热处理而言，虽然对金属构件热处理变形进行了大量的研究，采取各种措施使热处理变形得到了较大程度的控制，但始终没有能从根本上解决变形的问题。对于金属构件无相变热处理变形主要是由于热应力产生的，而应力的产生则来源于加热或冷却不均匀，对于薄壁构件而言，尤其是差异壁厚构件，其不均匀程度更大，因此加热、尤其是冷却过程中极易发生变形。目前，对于金属构件的热处理变形控制主要采用机械矫形的方式，其矫形抗力大，矫形过程中往往带来大量的残余应力，使得工件在使用过程中应力释放再次发生变形。为此需要从薄壁差异壁厚构件变形的根本原因入手，提出一种全新的差异壁厚构件变形控制方法，达到其热加工过程少无变形目的。

发明内容

本发明要解决现有差异壁厚复杂构件热处理过程中存在变形的问题，而提供差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法。

差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法，具体是按照以下步骤进行的：

一、散热器材料的确定：

差异壁厚复杂构件由构件材料制备而成，散热器由散热材料制备而成；

所述的差异壁厚复杂构件最大壁厚为H m，所述的差异壁厚复杂构件最小壁厚为h m，且H-h＞0；

所述的散热材料室温时的导热系数大于构件材料室温时的导热系数；

二、安装散热器：

将散热器镶嵌在差异壁厚复杂构件外壁，得到装有散热器的构件，且在差异壁厚复杂构件上任意取两处为A区和B区，A区壁厚大于B区壁厚，且B区外壁不镶嵌散热器，设差异壁厚复杂构件的A区比欧数为Bi_A，A区外壁对应的散热器散热面积为S_fin m²，A区散热材料室温时的导热系数为λ_fin W/(m·℃)，设差异壁厚复杂构件的B区比欧数为Bi_B，差异壁厚复杂构件的B区散热面积为S_B m²，构件材料室温时的导热系数为λW/(m·℃)，使得Bi_A/(S_fin·λ_fin)＝Bi_B/(S_B·λ)；

三、热处理：

将装有散热器的构件置于加热炉内，然后进行加热、保温及淬火冷却，即完成差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法；

所述的淬火冷却为油淬或水淬。

差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法，具体是按照以下步骤进行的：

一、散热器材料的确定：

差异壁厚复杂构件由构件材料制备而成，散热器由散热材料制备而成；

所述的差异壁厚复杂构件最大壁厚为H m，所述的差异壁厚复杂构件最小壁厚为h m，且H-h＞0；

所述的散热材料室温时的导热系数大于构件材料室温时的导热系数；

二、安装散热器：

将散热器镶嵌在差异壁厚复杂构件外壁，得到装有散热器的构件，且在差异壁厚复杂构件上任意取两处为A区和B区，A区壁厚大于B区壁厚，且A区和B区外壁均镶嵌散热器，设差异壁厚复杂构件的A区比欧数为Bi_A，A区外壁对应的散热器散热面积为S_finA m²，A区散热材料室温时的导热系数为λ_finA W/(m·℃)，设差异壁厚复杂构件的B区比欧数为Bi_B，B区外壁对应的散热器散热面积为S_finB m²，B区散热材料室温时的导热系数为λ_finB W/(m·℃)，使得Bi_A/(S_finA·λ_finA)＝Bi_B/(S_finB·λ_finB)；

三、热处理：

将装有散热器的构件置于加热炉内，然后进行加热、保温及淬火冷却，即完成差异壁厚复杂构件热加工过程变形控制方法；

所述的淬火冷却为油淬或水淬。