试论薄壁壳体零件热处理变形控制工艺研究
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇试论薄壁壳体零件热处理变形控制工艺研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
【摘 要】由于各种客观原因，我国目前的薄壁壳体零件热处理并没有得到良好的控制，具体的实施过程中还存在一定的问题，对零件的利用率及使用寿命造成了一定的影响。本文通过对金属热处理技术的现状、存在的问题及发展方向进行概述，分析热处理变形理论，探讨了薄壁壳体零件热处理变形控制，希望对相关研究者有一定启发。
薄壁壳体零件热处理变形控制工艺在一定程度上可以为降低由于处理过程中出现的不良变形，薄壁壳体零件热处理变形控制技术在西方国家的材料处理中应用广泛，大量实践表明，良好的热处理变形控制工艺可以提高零件热处理后的的精确性与完整性，我国采用薄壁壳体零件热处理的时间还比较短，其控制工艺也比较简单，因此，对薄壁壳体零件热处理变形控制工艺进行研究具有一定的现实意义[1]。
1 金属热处理技术的现状
热处理技术属于机械制造技术的重要一部分，此技术功能可以强化金属材料、促使材料可以充分发挥其属性，热处理技术可以通过多重工艺增加物质的力学性质与可塑性，从多方面提高机械产品的质量及使用时间，对推动我国机械工业的发展与进步起着决定性的作用，由于我国使用热处理技术的时间尚短，与国外的先进技术存在一定的差距，根据的大量的实践可以发现，目前我国热处理技术存在以下几项问题：①热处理设备能耗大；②能源利用率低；③污染环境严重；④无氧化热处理设备普及程度低；⑤资源使用率低[2-3]。
2 热处理变形理论分析
2.1 热处理变形机理
一般的应力包括热应力及组织应力，热应力属于工件热加工时，表面的温度比材料心部要高，对材料产生一定的应力作用，促使表层产生塑性变形，工体受热体积膨胀，造成材料不平均受热，当其出现冷却时便会出现中心温度下降，表层收缩，产生应力，这种应力在冷却结束后残留于材料中。组织应力钢件材料加热与冷却的温度临界点均会出现组织结构变化，由于不同构件组织内部的比容存在差异，其构建内部便会出现应力，只承受热应力的工件会出现体积变化，促使工件趋向于球形，只承受组织应力的工件会出现尖角化[4]。
2.2 热处理变形特征及其原因
工件的热处理会出现外形的变化，一般的形状畸形均是由于温度升高，构件内部出现各种应力的综合作用而改变的，构件进行热处理前后会出现材料之间的比容变化，钢样温度升高时，其中的热膨胀系数会造成冷却处理时钢样体型变化，出现热胀冷缩的现象，目前的工件热处理中的产预应力会造成内部发生不均匀塑性变形，从而产生形状畸形。
3 薄壁壳体零件热处理变形控制
3.1 薄壁壳体零件结构及技术要求
薄壁壳体零件用作于焊接构件，此壳体材料与异种材料进行焊接时容易熔合障碍，造成焊接后调制处理出现变形与开裂。此零件属于薄壁壳体类零件，其外形形状复杂，工件内部的质量分布并不均匀，因此，进行热处理时，构件表面会出现不同速率吸收及释放不成程度的热量，受热时容易出现不稳定性的变形。内部的热量比容及分布造成应力分布不均匀出现膨胀变形。此零件的施工要求包括以下几个方面：①壳体与焊接件需要采用氩弧焊进行熔合，焊接缝深度需要到达坡口底部，质量需要到达国家规定的要求焊缝。
3.2 热处理工艺
经过基础的加工工艺后进行热处理加工，此项加工需要经过应力退火（具体步骤为：工件放置炉体内进行热处理，指导温度到达650摄氏度后停止热处理工作，维持当前温度持续2小时，最后冷却处理）、调质处理（具体步骤为：工件放置于300摄氏度的炉内进行热处理，当温度达到860摄氏度时停止加温，保持当前温度1小时，然后进行退热处理，最后进行调制处理）、表面发黑（具体步骤为：将工件放置于温井氏电阻炉淬火加热至300摄氏度，然后进行冷却处理，最后将处理完毕的工件及吊具一起放入油槽内，促使其表面发黑）三道工序。
3.3 控制与减少热处理变形的措施
工件的形状对其进行热处理时会出现不同薄厚的成品有影响，一般的零件设计需要采用淬透性较好的零件，钢样的化学成分可以通过改变样品内部的比溶于结构来改变其变形的结果，调查研究表明，钢样中的碳含量可以改变淬火变形，零件的材料需要根据零件的性能、尺寸进行针对性的选择，一般的金属材料加工路线需要对加工目的进行考量，设计出精密的加工程序，根据零件加工的程序需要综合机械的性能与加工工艺的复杂性，加热与冷却工艺可以通过合理的安排来提高产品的质量，目前的零件变形规律可以对其薄弱的部分进行加强，采用机械的方式来降低处理失误。
由于不同材料进行热处理时会出现不同的变形情况，薄壁壳体零件的热处理会出现一系列的变形规律，因此，进行变形控制工作时应该将触发因素进行祛除，具体措施包括以下几种：①先研究薄壁壳体材料的物理性质及化学成分，分析其进行热处理时会出现的变形变化；②多方面的了解制造零件的冷热加工程序，并对加工过程中会出现的变化进行程序化分析，并把握现场热加工处理时零件处理的工作人员素质、设备运行状况、处理环境等等外在因素；③对淬火冷却工艺进行精细化分析，模拟出淬火的出资模型，估计薄壁壳体零件发生变形的位置及趋势。
结束语
综上所述，金属热处理技术存在热处理设备能耗大、能源利用率低、污染环境严重、无氧化热处理设备普及程度低、资源使用率低等几个问题，笔者经过分析与研究提出工作人员可以从先研究薄壁壳体材料的物理性质及化学成分，选择良好材料、检查设备运行状况、祛除环境影响因素、对淬火冷却工艺进行精细化分析来控制变形。希望本文对相关研究人员有一定的启发作用。
参考文献：
[1]蒋斌，赵明涛，梁海等.大直径薄壁深孔零件精度控制[J].科技传播，2012（13）.
[2]郭银峰，李俊辉.轴承零件热处理工装模具分析[J].科技风，2013（11）.
[3]陈旭波.解决薄壳体铸铝零件热处理变形问题[J].金属加工（热加工），2013（23）.
[4]刘海涛，孙雅洲，卢泽生等.航空薄壁回转体零件热处理残余应力的建模与仿真[J].航空精密制造技术，2010（28）.