金属材料密封环淬火过程中的热定型夹具及热定型方法

摘要

金属材料密封环淬火过程中的热定型夹具及热定型方法，它涉及一种密封环淬火过程中的热定型夹具及热定型方法。本发明为了解决现有的淬火技术无法提高密封环的整体硬度，无法保证开口尺寸，易出现废品的问题。装置：上盖板和底板上下对正布置，每个轴的斜孔内楔入一个楔块，轴上套装有数目可调整的垫片，金属材料密封环设置在上盖板与底板之间，上盖板上的浸油孔与金属材料密封环的上端面对应，下盖板上的浸油孔与金属材料密封环的下端面对应。方法：将密封环夹装在热定型夹具内；将密封环连同热定型夹具一起放入热处理炉内，完成满足硬度要求热处理的淬火和回火工序；卸掉热定型夹具，取出密封环。本发明用于金属材料密封环淬火过程的热定型中。

说明书

技术领域

本发明涉及一种密封环淬火过程中的热定型夹具及热定型方法，具体涉及一种金属材 料密封环淬火过程中的热定型夹具及热定型方法，属于热处理技术领域。

背景技术

燃气轮机的零部件中有几种规格不同的密封环，零件特征是：外径方向尺寸远大于零 件的高度和壁厚。要求热处理时达到淬火硬度，提高整个零件的强度。因淬火后的硬度较 高，所以在淬硬后只留有很少的磨削余量，这就要求密封环在淬火时除了要达到所要求的 淬火硬度外，还要保证开口尺寸和微小的变形量，并且尽量做到降低成本。目前采用的方 法有：渗碳淬火，中、高频表面淬火，先淬火后开口这三种方法，前两种方法只增加了密 封环的表面硬度，心部硬度没有改变，另外渗碳淬火也增加了一次热处理工序，易出现表 面软点。中、高频表面淬火的变形量大，发生翘曲变形，常会因变形量超公差范围而产生 报废的现象。先淬火后开口的方法，因淬火后硬度高，加工困难，经常会因开口有错位现 象发生，出现废品。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的淬火技术无法提高金属材料密封环的整体硬度，淬火 过程中变形量大，无法保证开口尺寸，易出现废品的问题，进而提供一种金属材料密封环 淬火过程中的热定型夹具及热定型方法。

本发明的技术方案一是：金属材料密封环淬火过程中的热定型夹具包括上盖板、底板、 两个楔块、两个轴和多个垫片，所述上盖板和底板上下对正布置，上盖板和底板通过两个 轴连在一起，且每个轴的上部均穿出上盖板，每个轴的上部均开有斜孔，每个斜孔内楔入 一个楔块，每个轴上套装有多个垫片，垫片位于楔块与上盖板之间，闭口金属材料密封环 设置在上盖板与底板之间，上盖板和底板上开有多个浸油孔，上盖板上的浸油孔和底板上 的浸油孔均呈环形排布，上盖板上的浸油孔与闭口金属材料密封环的上端面对应，底板上 的浸油孔与闭口金属材料密封环的下端面对应。

本发明的技术方案二是：金属材料密封环淬火过程中的热定型夹具包括上盖板、底板、 两个楔块、两个轴和多个垫片，所述上盖板和底板上下对正布置，上盖板和底板通过两个 轴连在一起，且每个轴的上部均穿出上盖板，每个轴的上部均开有斜孔，每个斜孔内楔入 一个楔块，每个轴上套装有多个垫片，垫片位于楔块与上盖板之间，开口金属材料密封环 设置在上盖板与底板之间，上盖板和底板上开有多个浸油孔，上盖板上的浸油孔和底板上 的浸油孔均呈环形排布，上盖板上的浸油孔与开口金属材料密封环的上端面对应，底板上 的浸油孔与开口金属材料密封环的下端面对应；金属材料密封环淬火过程中的热定型夹具 还包括固定块，固定块固定安装在底板的上端面上，固定块的上端穿出上盖板，开口金属 材料密封环开口卡装在固定块上。

本发明的技术方案三是：金属材料密封环淬火过程中的热定型夹具包括上盖板、底板、 两个楔块、两个轴和多个垫片，所述上盖板和底板上下对正布置，上盖板和底板通过两个 轴连在一起，且每个轴的上部均穿出上盖板，每个轴的上部均开有斜孔，每个斜孔内楔入 一个楔块，每个轴上套装有多个垫片，垫片位于楔块与上盖板之间，开口金属材料密封环 和闭口金属材料密封环均设置在上盖板与底板之间，上盖板和底板上开有多个第一浸油 孔，上盖板上的第一浸油孔和底板上的第一浸油孔均呈环形排布，上盖板上的第一浸油孔 与开口金属材料密封环的上端面对应，底板上的第一浸油孔与开口金属材料密封环的下端 面对应；金属材料密封环淬火过程中的热定型夹具还包括固定块，固定块固定安装在底板 的上端面上，固定块的上端穿出上盖板，开口金属材料密封环的开口卡装在固定块上，上 盖板和底板上开有多个第二浸油孔，上盖板上的第二浸油孔和底板上的第二浸油孔均呈环 形排布，上盖板上的第二浸油孔与闭口金属材料密封环的上端面对应，底板上的第二浸油 孔与闭口金属材料密封环的下端面对应。

金属材料密封环淬火过程中的热定型方法一的具体步骤为：

步骤一，将加工后带有磨削余量的闭口金属材料密封环夹装在热定型夹具的上盖板和 底板之间，闭口金属材料密封环的安装件数由楔块打入斜孔的深度和垫片的数量来调节；

步骤二：将安装好的闭口金属材料密封环连同热定型夹具一起放入热处理炉内，完成 满足硬度要求热处理的淬火和回火工序，在淬火和回火过程中，闭口金属材料密封环的组 织发生相变，产生塑性变形，得到高硬度、变形稳定的闭口金属材料密封环；

步骤三：卸掉热定型夹具，取出闭口金属材料密封环，完成金属材料密封环淬火过程 中的热定型。

金属材料密封环淬火过程中的热定型方法二的具体步骤为：

步骤一，将加工后带有磨削余量的开口金属材料密封环夹装在热定型夹具的上盖板和 底板之间，开口金属材料密封环的安装件数由楔块打入斜孔的深度和垫片的数量来调节， 开口金属材料密封环的开口卡装在固定块上；

步骤二：将安装好的开口金属材料密封环连同热定型夹具一起放入热处理炉内，完成 满足硬度要求热处理的淬火和回火工序，在淬火和回火过程中，开口金属材料密封环的组 织发生相变，产生塑性变形，得到高硬度、变形稳定的开口金属材料密封环；

步骤三：卸掉热定型夹具，取出开口金属材料密封环，完成金属材料密封环淬火过程 中的热定型。

金属材料密封环淬火过程中的热定型方法三的具体步骤为：

步骤一，将加工后带有磨削余量的开口金属材料密封环和闭口金属材料密封环夹装在 热定型夹具的上盖板和底板之间，开口金属材料密封环和闭口金属材料密封环的安装件数 由楔块打入斜孔的深度和垫片的数量来调节，开口金属材料密封环的开口卡装在固定块 上；

步骤二：将安装好的开口金属材料密封环和闭口金属材料密封环连同热定型夹具一起 放入热处理炉内，完成满足硬度要求热处理的淬火和回火工序，在淬火和回火过程中，开 口金属材料密封环和闭口金属材料密封环的组织发生相变，产生塑性变形，得到高硬度、 变形稳定的开口金属材料密封环和闭口金属材料密封环；

步骤三：卸掉热定型夹具，取出开口金属材料密封环和闭口金属材料密封环，完成金 属材料密封环淬火过程中的热定型。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

本发明中金属材料密封环的安装件数由打入楔块的深度和调整垫片的数量来调节，为 使淬火时冷却速度快，浸油均匀，热定型夹具的上盖板和底板上按零件尺寸均匀环形加工 浸油孔，金属材料密封环与上盖板和底板上的浸油孔对齐，保证了淬火时的冷却速度。采 用本发明的热定型夹具和热定型方法进行的性能热处理，除达到较高的淬火硬度外，保证 了开口尺寸，还有效的保证了零件质量，成品率为100％。同时本发明的热定型夹具和热 定型方法还具有操作简单和节约成本的优点。

附图说明

图1是本发明的具体实施方式一的热定型夹具的主视图，图2是图1的俯视图，图3 是本发明的具体实施方式二的热定型夹具的主视图，图4是图3的俯视图，图5是本发明 的具体实施方式三的热定型夹具的主视图，图6是图4的俯视图，图7是具体实施方式三 的热定型夹具俯视图，图8是具体实施方式五的热定型夹具俯视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的金属材料密封环淬 火过程中的热定型夹具包括上盖板1、底板2、两个楔块3、两个轴4和多个垫片5，所述 上盖板1和底板2上下对正布置，上盖板1和底板2通过两个轴4连在一起，且每个轴4 的上部均穿出上盖板1，每个轴4的上部均开有斜孔4-1，每个斜孔4-1内楔入一个楔块 3，每个轴4上套装有多个垫片5，垫片5位于楔块3与上盖板1之间，闭口金属材料密 封环10设置在上盖板1与底板2之间，上盖板1和底板2上开有多个浸油孔7，上盖板1 上的浸油孔7和底板2上的浸油孔7均呈环形排布，上盖板1上的浸油孔7与闭口金属材 料密封环10的上端面对应，底板2上的浸油孔7与闭口金属材料密封环10的下端面对应。

本实施方式中的热定型夹适用于闭口的金属材料密封环。

具体实施方式二：结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式的金属材料密封环淬 火过程中的热定型夹具包括上盖板1、底板2、两个楔块3、两个轴4和多个垫片5，所述 上盖板1和底板2上下对正布置，上盖板1和底板2通过两个轴4连在一起，且每个轴4 的上部均穿出上盖板1，每个轴4的上部均开有斜孔4-1，每个斜孔4-1内楔入一个楔块 3，每个轴4上套装有多个垫片5，垫片5位于楔块3与上盖板1之间，开口金属材料密 封环9设置在上盖板1与底板2之间，上盖板1和底板2上开有多个浸油孔7，上盖板1 上的浸油孔7和底板2上的浸油孔7均呈环形排布，上盖板1上的浸油孔7与开口金属材 料密封环9的上端面对应，底板2上的浸油孔7与开口金属材料密封环9的下端面对应； 金属材料密封环淬火过程中的热定型夹具还包括固定块6，固定块6固定安装在底板2的 上端面上，固定块6的上端穿出上盖板1，开口金属材料密封环9开口卡装在固定块6上。

本实施方式的热定型夹具适用于开口的金属材料密封环。

具体实施方式三：结合图7说明本实施方式，本实施方式的固定块6为两级卡口固定 块。如此设置，适应于开口尺寸不同的金属材料密封环。其它组成和连接关系与具体实施 方式二相同。

具体实施方式四：结合图5和图6说明本实施方式，本实施方式的金属材料密封环淬 火过程中的热定型夹具包括上盖板1、底板2、两个楔块3、两个轴4和多个垫片5，所述 上盖板1和底板2上下对正布置，上盖板1和底板2通过两个轴4连在一起，且每个轴4 的上部均穿出上盖板1，每个轴4的上部均开有斜孔4-1，每个斜孔4-1内楔入一个楔块 3，每个轴4上套装有多个垫片5，垫片5位于楔块3与上盖板1之间，开口金属材料密 封环9和闭口金属材料密封环10均设置在上盖板1与底板2之间，上盖板1和底板2上 开有多个第一浸油孔8，上盖板1上的第一浸油孔8和底板2上的第一浸油孔8均呈环形 排布，上盖板1上的第一浸油孔8与开口金属材料密封环9的上端面对应，底板2上的第 一浸油孔8与开口金属材料密封环9的下端面对应；金属材料密封环淬火过程中的热定型 夹具还包括固定块6，固定块6固定安装在底板2的上端面上，固定块6的上端穿出上盖 板1，开口金属材料密封环9的开口卡装在固定块6上，上盖板1和底板2上开有多个第 二浸油孔11，上盖板1上的第二浸油孔11和底板2上的第二浸油孔11均呈环形排布， 上盖板1上的第二浸油孔11与闭口金属材料密封环10的上端面对应，底板2上的第二浸 油孔11与闭口金属材料密封环10的下端面对应。

本实施方式的热定型夹具同时适用于开口和闭口的金属材料密封环。

具体实施方式五：结合图8说明本实施方式，本实施方式的固定块6为两级卡口固定 块。如此设置，适应于开口尺寸不同的金属材料密封环。其它组成和连接关系与具体实施 方式四相同。

具体实施方式六：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的金属材料密封环淬 火过程中的热定型方法的具体步骤为：

步骤一，将加工后带有磨削余量的闭口金属材料密封环10夹装在热定型夹具的上盖 板1和底板2之间，闭口金属材料密封环10的安装件数由楔块3打入斜孔4-1的深度和 垫片5的数量来调节；

步骤二：将安装好的闭口金属材料密封环10连同热定型夹具一起放入热处理炉内， 完成满足硬度要求热处理的淬火和回火工序，在淬火和回火过程中，闭口金属材料密封环 10的组织发生相变，产生塑性变形，得到高硬度、变形稳定的闭口金属材料密封环10；

步骤三：卸掉热定型夹具，取出闭口金属材料密封环10，完成金属材料密封环淬火 过程中的热定型。

本实施方式的热定型方法是基于具体实施方式一中的热定型夹具实现的。

具体实施方式七：结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式的金属材料密封环淬 火过程中的热定型方法的具体步骤为：

步骤一，将加工后带有磨削余量的开口金属材料密封环9夹装在热定型夹具的上盖板 1和底板2之间，开口金属材料密封环9的安装件数由楔块3打入斜孔4-1的深度和垫片 5的数量来调节，开口金属材料密封环9的开口卡装在固定块6上；

步骤二：将安装好的开口金属材料密封环9连同热定型夹具一起放入热处理炉内，完 成满足硬度要求热处理的淬火和回火工序，在淬火和回火过程中，开口金属材料密封环9 的组织发生相变，产生塑性变形，得到高硬度、变形稳定的开口金属材料密封环9；

步骤三：卸掉热定型夹具，取出开口金属材料密封环9，完成金属材料密封环淬火过 程中的热定型。

本实施方式的热定型方法是基于具体实施方式二中的热定型夹具实现的。

具体实施方式八：结合图5和图6说明本实施方式，本实施方式的金属材料密封环淬 火过程中的热定型方法的具体步骤为：

步骤一，将加工后带有磨削余量的开口金属材料密封环9和闭口金属材料密封环10 夹装在热定型夹具的上盖板1和底板2之间，开口金属材料密封环9和闭口金属材料密封 环10的安装件数由楔块3打入斜孔4-1的深度和垫片5的数量来调节，开口金属材料密 封环9的开口卡装在固定块6上；

步骤二：将安装好的开口金属材料密封环9和闭口金属材料密封环10连同热定型夹 具一起放入热处理炉内，完成满足硬度要求热处理的淬火和回火工序，在淬火和回火过程 中，开口金属材料密封环9和闭口金属材料密封环10的组织发生相变，产生塑性变形， 得到高硬度、变形稳定的开口金属材料密封环9和闭口金属材料密封环10；

步骤三：卸掉热定型夹具，取出开口金属材料密封环9和闭口金属材料密封环10， 完成金属材料密封环淬火过程中的热定型。

本实施方式的热定型方法是基于具体实施方式四中的热定型夹具实现的。

实施例：选择60Si2CrA密封环，将60Si2CrA密封环安装在热定型夹具中，放入热 处理炉内，进行淬火和回火，淬火温度为860±10℃，油冷，回火温度为420±10℃，空 冷。淬火硬度可以达到HRC43.5-51.5。此外，还可根据密封环不同的材质选定不同的淬 火温度和回火温度。