[发明专利]镁合金舱体铸件热处理过程的变形控制方法

说明书

一种镁合金舱体铸件热处理过程的变形控制方法，包括以下步骤：(1)建立镁合金舱体铸件的几何模型；(2)确定镁合金舱体铸件的热处理工艺参数，根据热处理工艺参数，建立镁合金舱体铸件热处理工艺过程有限元模型；(3)在确定的热处理工艺下，通过改变工装的几何参数进行影响分析，得到舱体铸件在工装不同几何参数下的热处理过程中的变形量；(4)根据舱体铸件在工装不同几何参数下的热处理过程中的变形量，选择抑制舱体铸件变形的最佳参数。本发明以最小圆度误差为优化目标，对内支撑工装结构尺寸进行合理设计，获得结构简单、灵活、节省材料、变形抑制效果好的内支撑工装，提升工装对于内凸缘结构薄壁筒形铸件热处理变形的抑制效果。

技术领域

本发明涉及热处理技术领域，具体是涉及一种镁合金舱体铸件热处理过程的变形控制方法。

背景技术

舱体铸件是航空航天装备的主承载构件，舱体铸件多为筒体铸件，为实现最优化减重和刚度设计、快速成形制造，筒体铸件采用具有高强度，耐热性和良好耐腐蚀性的镁稀土合金铸造成型。

对于尺寸大、薄壁、内壁多凸缘且不对称的复杂结构特点的筒体铸件(内凸缘结构薄壁筒形铸件)，筒体铸件壁厚沿圆周分布均不对称，因此，在热处理过程中筒体铸件极易发生较大变形，无法满足后续机械加工的要求。

针对该类镁合金筒体铸件，目前的主要控制方法是在筒体内部加装内撑工装，通过工装提高筒体刚度沿圆周方向的分布均匀性，抑制筒体铸件在热处理过程中产生的变形，减小筒体铸件热处理后的圆度误差，完成热处理后再将内支撑工装去除。但现有方法具有工装结构复杂、不灵活、对材料大量浪费、变形抑制效果不佳的缺点。

发明内容

为有效控制内凸缘结构薄壁筒形铸件在热处理过程中的产生的变形，同时满足圆度、尺寸精度和力学性能的要求，本发明提供一种镁合金舱体铸件热处理过程的变形控制方法，基于优化设计理论，以最小圆度误差为优化目标，对内支撑工装结构尺寸进行合理设计，获得结构简单、灵活、节省材料、变形抑制效果好的内支撑工装，提升工装对于内凸缘结构薄壁筒形铸件热处理变形的抑制效果。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种镁合金舱体铸件热处理过程的变形控制方法，包括以下步骤：

(1)建立镁合金舱体铸件的几何模型；

(2)确定镁合金舱体铸件的热处理工艺参数，根据热处理工艺参数，建立镁合金舱体铸件热处理工艺过程有限元模型；

(3)在确定的热处理工艺下，通过改变工装的几何参数进行影响分析，得到舱体铸件在工装不同几何参数下的热处理过程中的变形量；

(4)根据舱体铸件在工装不同几何参数下的热处理过程中的变形量，选择抑制舱体铸件变形的最佳参数。

进一步，所述步骤(1)中，采用拉伸方式建立镁合金舱体铸件的几何模型。

进一步，所述步骤(2)中，镁合金舱体铸件的热处理工艺参数包括热处理温度、保温时间、冷却速率和网格划分。

进一步，所述热处理为固溶处理，热处理温度为520-530℃，固溶阶段的保温时间为10-12小时，固溶保温结束后，采用空冷的方式进行冷却至室温，冷却速率为25-35W/(m²·℃)；所述网格划分是指在建立有限元模型时将工装进行划分为多个单元格。

进一步，所述步骤(3)中，采用Abaqus软件对工装的几何参数进行有限元分析。

进一步，所述步骤(3)中，选择圆度误差ΔR作为变形抑制效率的考查指标，由公式(1)计算得到

其中，D_max为变形后舱体铸件最大外接圆直径，D_min为变形后舱体铸件最小外接圆直径；舱体铸件的变形量也即通过圆度误差ΔR来表示。