一种用于防止薄壁环件热处理变形的模具[实用新型专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201721772827.X
(22)申请日 2017.12.18
(73)专利权人 贵州航宇科技发展股份有限公司
地址 550008 贵州省贵阳市高新区科技产
业园上坝山路
(72)发明人 徐周进　吴永安　张华　谢撰业　
王华东　杨家典　邹朝江　王攀智　
刘鹏　
(74)专利代理机构 贵阳睿腾知识产权代理有限
公司 52114
代理人 谷庆红
(51)Int.Cl.
C21D 9/40(2006.01)
(54)实用新型名称
一种用于防止薄壁环件热处理变形的模具
(57)摘要
一种用于防止薄壁环件热处理变形的模具，
包括模具体，模具体主要由顶齿和顶圈组成，顶
齿均匀分布于顶圈的外侧，所述顶齿的外侧边缘
为与顶圈的圆心同心的圆弧，圆弧半径与薄壁环
件的内圆半径相适应，顶齿的侧向高度与薄壁环
件的侧向高度一致。

通过本实用新型的实施，在
热处理过程中模具体会顶住薄壁环件的内圈，防
止其变形，此外本实用新型的装置结构简单，使
用了加工生产过程中产生的废料，不用单独选用
加工材料，节约了制造成本，并且防止薄壁环件
在热处理时的方法较为简单，不会增加薄壁环件
的热处理工艺复杂度。

权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 207845713 U 2018.09.11
C N 207845713
U
1.一种用于防止薄壁环件热处理变形的模具，其特征在于：包括模具体(1)，模具体(1)主要由顶齿(101)和顶圈(102)组成，顶齿(101)的数量为8-16个，均匀分布于顶圈(102)的外侧，所述顶齿(101)的外侧边缘为与顶圈(102)的圆心同心的圆弧，该圆弧的半径与准备进行热处理的薄壁环件(2)的内圆半径相适应，顶齿(101)的侧向高度与准备进行热处理的薄壁环件(2)的侧向高度一致。

2.如权利要求1所述的用于防止薄壁环件热处理变形的模具，其特征在于：所述顶齿(101)的外侧边缘圆弧半径，通过公式确认：C＝D/[1+(a -b)％]；
其中，C为顶齿(101)的外侧边缘圆弧半径；D为准备进行热处理的薄壁环件(2)的内圆半径；a为模具材料在所对应的热处理温度时的热膨胀系数；b为准备进行热处理的薄壁环件(2)所用材料在所对应的热处理温度时的热膨胀系数。

3.如权利要求1所述的用于防止薄壁环件热处理变形的模具，其特征在于：所述顶齿(101)两侧的尖角处进行倒圆角处理，圆角半径为15mm。

4.如权利要求1所述的用于防止薄壁环件热处理变形的模具，其特征在于：所述顶齿(101)的厚度为30-50mm。

5.如权利要求1所述的用于防止薄壁环件热处理变形的模具，其特征在于：所述顶圈(102)的厚度为30-50mm。

权　利　要　求　书1/1页CN 207845713 U
一种用于防止薄壁环件热处理变形的模具
技术领域
[0001]本实用新型属于机械加工领域，涉及零件的热处理工艺，具体为一种用于防止薄壁环件热处理变形的模具。

背景技术
[0002]当前，在民用航空、航天、燃气轮机、高端工程机械等领域所使用的高温合金、钛合金等难变形合金材料薄壁环件，由于锻造、轧制过程环坯中内部残余应力较高，且分布不均匀，并且现有技术不能完全消除锻件的残余应力，因此往往在后续的热处理工艺时才将其应力去除，而在热处理时，由于环件壁厚较薄，导致薄壁环件热处理时常出现尺寸变形，最终造成环件尺寸超差，无法满足应用需求。

[0003]中国专利(公开号：CN103074572B)公开了一种金属材料薄壁环形件内孔氮化过程中的防变形夹具及防变形方法，其使用了夹具环的形式对薄壁环件外圈进行固定，再同步进行热处理，防止薄壁环件在热处理过程中发生变形，但此夹具并未对薄壁环件的材料以及所用的夹具材料进行限定，如果夹具所用材料的热膨胀系数大于薄壁环件的材料热膨胀系数，则夹具热膨胀尺寸大于薄壁环件，在热处理过程中很有可能无法起到固定防止变形的作用；若夹具所用材料的热膨胀系数小于薄壁环件的材料热膨胀系数，则薄壁环件在热处理过程中有可能向内圈膨胀变形，导致零件报废，此外，该夹具结构较为复杂，制造成本较高，安装费时费力。

实用新型内容
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于防止薄壁环件热处理变形的模具。

[0005]本实用新型通过以下技术方案得以实现。

[0006]本实用新型提供的一种用于防止薄壁环件热处理变形的模具，包括模具体，模具体主要由顶齿和顶圈组成，顶齿的数量为8-16个，均匀分布于顶圈的外侧，所述顶齿的外侧边缘为与顶圈的圆心同心的圆弧，该圆弧的半径与准备进行热处理的薄壁环件的内圆半径相适应，顶齿的侧向高度与准备进行热处理的薄壁环件的侧向高度一致。

[0007]所述顶齿的外侧边缘圆弧半径，通过公式确认：C＝D/[1+(a-b)％]；
[0008]其中，C为顶齿的外侧边缘圆弧半径；D为准备进行热处理的薄壁环件的内圆半径；a为模具材料在所对应的热处理温度时的热膨胀系数；b为准备进行热处理的薄壁环件所用材料在所对应的热处理温度时的热膨胀系数。

[0009]所述顶齿两侧的尖角处进行倒圆角处理，圆角半径为15mm。

[0010]所述顶齿的厚度为30-50mm。

[0011]所述顶圈的厚度为30-50mm。

[0012]本实用新型的有益效果在于：通过本实用新型的实施，将模具体设置于薄壁环件的内圈，并且其所选用的材料热膨胀系数大于薄壁环件的热膨胀系数，在热处理过程中模
具体会顶住薄壁环件的内圈，防止其变形，此外本实用新型的装置结构简单，使用了加工生产过程中产生的废料，不用单独选用加工材料，节约了制造成本，并且防止薄壁环件在热处理时的方法较为简单，不会增加薄壁环件的热处理工艺复杂度。

附图说明
[0013]图1是本实用新型的模具体结构示意图；
[0014]图2是本实用新型的模具体结构示意图的A-A向视图；
[0015]图3是本实用新型进行使用时与薄壁环件的安装示意图；
[0016]图中：1-模具体，101-顶齿，102-顶圈，2-薄壁环件。

具体实施方式
[0017]下面进一步描述本实用新型的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

[0018]如图1-3所示，一种用于防止薄壁环件热处理变形的模具，包括模具体1，模具体1主要由顶齿101和顶圈102组成，顶齿101的数量为8-16个，均匀分布于顶圈102的外侧，所述顶齿101的外侧边缘为与顶圈102的圆心同心的圆弧，该圆弧的半径与准备进行热处理的薄壁环件2的内圆半径相适应，顶齿101的侧向高度与准备进行热处理的薄壁环件2的侧向高度一致。

[0019]具体实施时，顶齿101数量为12个，相邻两个顶齿101之间的角度为30°。

[0020]所述顶齿101的外侧边缘圆弧半径，通过公式确认：C＝D/[1+(a-b)％]；
[0021]其中，C为顶齿101的外侧边缘圆弧半径；D为准备进行热处理的薄壁环件2的内圆半径；a为模具材料在所对应的热处理温度时的热膨胀系数；b为准备进行热处理的薄壁环件2所用材料在所对应的热处理温度时的热膨胀系数。

[0022]在进行模具制作时，选取的材料应满足在对应的热处理温度下，模具材料的热膨胀系数a大于准备进行热处理的薄壁环件2所用材料的热膨胀系数b。

[0023]所述模具体1所使用的生产方式为铸造。

[0024]所述模具体1所使用的原材料为生产过程中所产生的高温合金废料与奥氏体不锈钢废料的混合物。

[0025]所述模具体1在进行安装使用前，还需进行热处理，具体过程是将模具体1加热至1030±15℃并保持70-90min，然后进行水冷。

[0026]所述顶齿101两侧的尖角处进行倒圆角处理，圆角半径为15mm。

进行圆角处理，可以防止在模具体1进行安装时和热处理过程中，其锋利边缘对薄壁环件2的内圈造成损伤。

[0027]所述顶齿101的厚度为30-50mm。

顶齿101的厚度一般与薄壁环件2的厚度一致，具体实施时需进行选择安装。

[0028]所述顶圈102的厚度为30-50mm。

顶圈102的厚度一般与薄壁环件2的厚度一致，具体实施时需进行选择安装。

如厚度不一致，则有可能使模具体1在热处理过程中过度胀大，造成薄壁环件2的内圈变形。

[0029]在进行对薄壁环件2进行热处理时，先将模具体1置于薄壁环件2的内圈中，然后将模具体1与薄壁环件2一同进行热处理，待薄壁环件2完成全部热处理过程后再将模具体1从薄壁环件2的内圈中取出。

[0030]在进行热处理时，由于在同温度下，模具体1的材料热膨胀系数大于薄壁环件2的材料热膨胀系数，所以在温度升高以后，顶齿101的侧向边缘会顶住薄壁环件2的内圈，防止其在热处理中因残余应力回收而产生变形。

[0031]通过本实用新型的实施，将模具体设置于薄壁环件的内圈，并且其所选用的材料热膨胀系数大于薄壁环件的热膨胀系数，在热处理过程中模具体会顶住薄壁环件的内圈，防止其变形，此外本实用新型的装置结构简单，使用了加工生产过程中产生的废料，不用单独选用加工材料，节约了制造成本，并且防止薄壁环件在热处理时的方法较为简单，不会增加薄壁环件的热处理工艺复杂度。

图1
图2
图3。