CN103031512B - 利用控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形的芯轴控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形的方法 - Google Patents

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利用控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形的芯轴控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形的方法，本发明涉及利用芯轴控制环类薄壁件氮化变形的方法。本发明是要解决现所用的方法存在成本高、工序多的问题。芯轴：包括轮盘、主轮轴和副轮轴；方法：一、处理芯轴；二、得到配合体；三、氮化处理；四、切削加工；五、拆卸芯轴。本发明芯轴作为机械加工和氮化工序的共用工艺装备，在控制氮化过程中环类薄壁件变形的问题上取得了很好的效果，节省了氮化工序减少变形专用工艺装备的制作，降低成本，也减少了氮化前后环类薄壁件装夹、拆卸的次数和难度，简化工艺过程。本发明用于控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形。

Description

利用控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形的芯轴控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形的方法
技术领域
本发明涉及利用芯轴控制环类薄壁件氮化变形的方法。
背景技术
氮化的目的是在零件表面形成一层致密的氮化层，因具有较高的硬度、耐磨性和抗腐蚀性，已成为一种应用广泛的表面热处理过程。氮化时零件受到氮化工艺过程、形状及内部应力的影响，会产生变形，导致报废。现所用环类薄壁件控制氮化变形的方法存在需设计制作氮化时控制氮化变形的专用工艺装备，而这些氮化时的专用工艺装备需要单独设计制作、专门的场地存放保管，导致成本高；并且在氮化前需要拆卸冷加工所用工艺装备----芯轴，装夹氮化时专用工艺装备，氮化结束后，又要拆卸氮化所用的工艺装备，装夹芯轴进行下个工序的冷加工工序，导致工序多的问题。
发明内容
本发明是要解决现所用的方法存在设计制作控制氮化变形的专用工艺装备时，需要单独设计制作，专门的场地存放保管，导致成本高；并且在氮化前需要拆卸冷加工所用工艺装备----芯轴，装夹氮化时专用工艺装备，氮化结束后，又要拆卸氮化所用的工艺装备，装夹芯轴进行下个工序的冷加工工序，导致工序多的问题，而提供控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形的方法。
控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形的芯轴，包括轮盘、主轮轴和副轮轴；其中轮盘为圆柱形，主轮轴和副轮轴也为圆柱形，主轮轴与副轮轴分别位于轮盘的两侧，轮盘、主轮轴与副轮轴的轴线重合；主轮轴、副轮轴的截面半径均小于轮盘的横截面半径。
利用该芯轴控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形的方法，具体是按照以下步骤完成的：
一、在上述控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形的芯轴上与环类薄壁件接触的表面堆焊铜，再采用机械加工将堆焊的铜表面加工平整，采用退火处理除去焊接应力；
二、采用过盈配合将芯轴与环类薄壁件配合在一起，进行冷加工处理，镀锡，再去除环类薄壁件需氮化表面的镀锡层，得到配合体；
三、将步骤二得到的配合体放入氮化炉中进行氮化处理；
四、将经步骤三处理的配合体从氮化炉中取出，再进行切削加工；
五、将芯轴拆卸下来，去除芯轴表面的镀锡层，得到环类薄壁件，完成控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形的方法。
其中，被氮化环类薄壁件与芯轴的配合面是非氮化面；步骤五中将芯轴堆焊的铜去除后，可反复使用。
本发明的有益效果是：本发明采用机械加工时所用的芯轴代替氮化时专门设计的工艺装备，也就是氮化前的机械加工不卸下所用芯轴，环类薄壁件带着这样的芯轴一同氮化，氮化结束后，仍然是环类薄壁件装夹在芯轴上转入下面的机械加工工序，直接进行后序机械加工；从另一个角度说，就是将这个芯轴作为机械加工和氮化工序的共用工艺装备。这样的方法在减少氮化过程中环类薄壁件变形的问题上取得了很好的效果；同时，节省了氮化工序减少变形专用工装的制作，降低成本；也减少了氮化前后环类薄壁件装夹、拆卸的次数和难度，简化工艺过程。
本发明用于控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形。
附图说明
图1为控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形的芯轴的主视图，其中“1”代表轮盘、“2”代表主轮轴、“3”代表副轮轴；图2为控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形的芯轴的左视图，其中“1”代表轮盘、“2”代表主轮轴；图3为具体实施方式一步骤二中的环类薄壁件剖面图；图4为具体实施方式一步骤二中配合体的剖面图，其中4为环类薄壁件、5为芯轴表面堆焊铜层、6为芯轴。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形的芯轴，包括轮盘1、主轮轴2和副轮轴3；其中轮盘1为圆柱形，主轮轴2和副轮轴3也为圆柱形，主轮轴2与副轮轴3分别位于轮盘1的两侧，轮盘1、主轮轴2与副轮轴3的轴线重合；且主轮轴2、副轮轴3的截面半径均小于轮盘1的横截面半径。
具体实施方式二：本实施方式利用具体实施方式一控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形的芯轴控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形的方法，具体是按照以下步骤完成的：
一、在控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形的芯轴上与环类薄壁件接触的表面堆焊铜，再采用机械加工将堆焊的铜表面加工平整，采用退火处理除去焊接应力；
二、采用过盈配合将芯轴与环类薄壁件配合在一起，进行冷加工处理，镀锡，再去除环类薄壁件需氮化表面的镀锡层，得到配合体；
三、将步骤二得到的配合体放入氮化炉中进行氮化处理；
四、将经步骤三处理的配合体从氮化炉中取出，再进行切削加工；
五、将芯轴拆卸下来，去除芯轴表面的镀锡层，得到环类薄壁件，完成控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形的方法。
其中，步骤五中将芯轴堆焊的铜去除后，可反复使用。
本实施方式采用机械加工时所用的芯轴代替氮化时专门设计的工艺装备，也就是氮化前的机械加工不卸下所用芯轴，环类薄壁件带着这样的芯轴一同氮化，氮化结束后，仍然是环类薄壁件装夹在芯轴上转入下面的机械加工工序，直接进行后序机械加工；从另一个角度说，就是将这个芯轴作为机械加工和氮化工序的共用工艺装备。这样的方法在减少氮化过程中环类薄壁件变形的问题上取得了很好的效果；同时，节省了氮化工序减少变形专用工装的制作，降低成本；也减少了氮化前后环类薄壁件装夹、拆卸的次数和难度，简化工艺过程。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是：被氮化环类薄壁件与芯轴的配合面是非氮化面。其它与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二或三不同的是：芯轴与环类薄壁件的材质为2Cr13时，氮化处理的温度为555℃～565℃，氮化处理的时间至少为48h。其它与具体实施方式二或三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式二至四之一不同的是：步骤一中加工后的芯轴表面堆焊铜的厚度为0.48mm～0.52mm。其它与具体实施方式二至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式二至五之一不同的是：步骤二中镀锡层的厚度为0.006mm～0.010mm。其它与具体实施方式二至五之一相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
本实施例利用控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形的芯轴控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形的方法，具体是按照以下步骤完成的：
一、制作芯轴，然后在芯轴上与环类薄壁件接触的表面堆焊铜，再采用机械加工将堆焊的铜表面加工平整，加工后的芯轴表面堆焊铜的厚度为0.5mm，采用退火处理除去焊接应力；
二、采用过盈配合将芯轴与环类薄壁件配合在一起，进行冷加工处理，镀锡，厚度为0.008mm，再去除环类薄壁件需氮化表面的镀锡层，得到配合体；
三、将步骤二得到的配合体放入氮化炉中进行氮化处理；
四、将经步骤三处理的配合体从氮化炉中取出，再进行切削加工；
五、将芯轴拆卸下来，去除芯轴表面的镀锡层，得到环类薄壁件，完成控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形的方法。
其中，被氮化环类薄壁件与芯轴的配合面是非氮化面；芯轴与环类薄壁件的材质为2Cr13，步骤三中氮化处理的温度为560℃，氮化处理的时间为52h，氮化处理后的环类薄壁件的渗层深度为0.28mm，表面硬度为921Hv。
本实施例所用芯轴主视图如图1所示，其中“1”代表轮盘、“2”代表主轮轴、“3”代表副轮轴；本实施例所用芯轴左视图如图2所示，其中“1”代表轮盘、“2”代表主轮轴；本实施例步骤二中的环类薄壁件剖面图如图3所示；本实施例步骤二中配合体的剖面图如图4所示，其中4为环类薄壁件、5为芯轴表面堆焊铜、6为芯轴。
本实施例采用机械加工时所用的芯轴代替氮化时专门设计的工艺装备，也就是氮化前的机械加工不卸下所用芯轴，环类薄壁件带着这样的芯轴一同氮化，氮化结束后，仍然是环类薄壁件装夹在芯轴上转入下面的机械加工工序，直接进行后序机械加工；从另一个角度说，就是将这个芯轴作为机械加工和氮化工序的共用工艺装备。这样的方法在减少氮化过程中环类薄壁件变形的问题上取得了很好的效果；同时，节省了氮化工序减少变形专用工装的制作，降低成本；也减少了氮化前后环类薄壁件装夹、拆卸的次数和难度，简化工艺过程。

Claims (3)

1.利用控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形的芯轴控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形的方法，其特征在于该方法具体是按照以下步骤完成的：
一、在控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形的芯轴上与环类薄壁件接触的表面堆焊铜，再采用机械加工将堆焊的铜表面加工平整，采用退火处理除去焊接应力；
二、采用过盈配合将芯轴与环类薄壁件配合在一起，进行冷加工处理，镀锡，再去除环类薄壁件需氮化表面的镀锡层，得到配合体；
三、将步骤二得到的配合体放入氮化炉中进行氮化处理；
四、将经步骤三处理的配合体从氮化炉中取出，再进行切削加工；
五、将芯轴拆卸下来，去除芯轴表面的镀锡层，得到环类薄壁件，完成控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形的方法；
其中，被氮化环类薄壁件与芯轴的配合面是非氮化面；芯轴与环类薄壁件的材质为2Cr13时，氮化处理的温度为555℃～565℃，氮化处理的时间至少为48h；
步骤一所述的控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形的芯轴包括轮盘(1)、主轮轴(2)和副轮轴(3)；其中轮盘(1)为圆柱形，主轮轴(2)和副轮轴(3)也为圆柱形，主轮轴(2)与副轮轴(3)分别位于轮盘(1)的两侧，轮盘(1)、主轮轴(2)与副轮轴(3)的轴线重合；主轮轴(2)、副轮轴(3)的截面。
2.根据权利要求1所述的利用控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形的芯轴控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形的方法，其特征在于步骤一中加工后的芯轴表面堆焊铜的厚度为0.48mm～0.52mm。
3.根据权利要求2所述的利用控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形的芯轴控制燃气轮机环类薄壁件氮化变形的方法，其特征在于步骤二中镀锡层的厚度为0.006mm～0.010mm。
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