УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ В ЗАНЕВОЛЕННОМ СОСТОЯНИИ Советский патент 1997 года по МПК C21D9/06 C21D1/773 

Изобретение относится к области термической обработки с предотвращением или исправлением коробления, а именно к отжигу в заневолненном состоянии крупногабаритных плоских сварных узлов, например, панелей центроплана из сплавов на основе титана.

Крупногабаритные плоские сварные узлы типа панелей центроплана после приварки к обшивке поперечного и продольного набора ребер жесткости имеют значительное коробление, величина которого в сотни раз превышает допустимое отклонение от теоретического контура. Известны различные устройства для исправления коробления плоских деталей и узлов в процессе отжига с заневоливанием по плоскости или по плоскости и контуру.

Так, например, типичным устройством является устройство для термофиксации плоских изделий в процессе отпуска, содержащее рамку, зажимной винтовой элемент, П-образный корпус и набор цилиндров разных диаметров, изменяющихся соответственно углу подъема зубьев протяжки /1/. Устройство обеспечивает заневоливание протяжек во взаимно перпендикулярных плоскостях. В результате заневоливания протяжки /пакет протяжек/ приобретает прямолинейную форму, которая фиксируется в процессе отпуска.

Из известных устройств наиболее близким является устройство для отжига в заневолненном состоянии титановых сварных плоских узлов типа панелей, включающее базовую плиту, выравнивающие вкладыши, и прижимной элемент /2/. Прижимной элемент выполнен в виде балок со стяжными стержнями, имеющими клиновые замки, которые фиксируют панель в заневоленном состоянии на базовой плите. Устройство предназначено для заневоливания панелей на базовой плите при комнатной температуре и последующего отжига заневоленных панелей в вакуумных печах, а также в печах с воздушной атмосферой при температурах нагрева не выше 650^oC. Исправление коробления панелей обеспечивается за счет реализации заданных упругих напряжений в процессе отжига.

Основным недостатком указанного устройства является то, что оно не обеспечивает необходимую точность панели. Это связано с тем, что известное устройство не позволяет регулировать усилие прижима к базовой плите в процессе термообработки и, следовательно, не обеспечивает проскальзывание панели относительно базовой плиты, необходимое для компенсации различия термического расширения и перераспределения заданных напряжений.

Кроме того, существующее устройство не позволяет осуществлять термоправку титановых панелей в печах с воздушной атмосферой при температурах отжига выше 650^oC из-за окисления и газонасыщения. Степень реализации напряжений в титановых сплавах при 650^oC не превышает 80% что также определяет недостаточно высокую точность термоплавки в известном устройстве.

Осуществление заневоливания в холодном состоянии значительно ограничивает допустимую величину исходного коробления панелей из-за опасности разрушения при заневоливании.

Целью изобретения является повышение качества обработки за счет точности термоправки крупногабаритных плоских сварных узлов преимущественно из титановых сплавов, например, панелей центроплана, за счет обеспечения условий регулирования усилий заневоливания.

Указанная цель достигается тем, что устройство для термообработки в заневоленном состоянии, снабжено герметичной рабочей камерой, выполненной в виде металлической емкости с крышкой с установленной в емкости и разделяющим ее на полости прижимным элементом, выполненным в виде тонкостенной металлической диафрагмы и системой вакуумирования и напуска нейтрального газа, при этом в одной из полостей емкости установлена базовая плита и выравнивающие вкладыши, а каждая полость емкости соединена с системой вакуумирования и напуска нейтрального газа. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 дан общий вид устройства, а на фиг.2 вид А фиг.1.

Устройство имеет жесткую плиту 1, выравнивающие вкладыши 2, установленные на обрабатываемой панели 3, лежащей на базовой плите, герметичную рабочую камеру, состоящую из основания 4 и крышки 5, тонколистовую диафрагму 6, разделяющую рабочую камеру на две герметичные полости, систему вакуумирования 7 и систему напуска нейтрального газа 8, которые обособленно соединены с герметичными полостями рабочей камеры. Кроме того, устройство имеет защитные титановые листы 9,10 и опорный башмак 11 для вертикальной установки устройства в печи.

Устройство работает следующим образом. На основании рабочей камеры устанавливают базовую плиту, поверх которой укладывают подкладной титановый лист, а затем обрабатываемую титановую панель обшивкой вниз. Пространство между ребрами панели и между базовой плитой и боковыми стенками рабочей камеры заполняют выравнивающими вкладышами, которые прикрывают покровным титановым листом. Затем укладывают диафрагму и крышку рабочей камеры, которые привариваются по периметру к основанию.

После продувки камеры аргоном, в полости, где расположена базовая плита, создается разрежение до заданной величины остаточного давления нейтрального газа, а в полости между диафрагмой и крышкой создается избыточное давление нейтрального газа, величина которого превышает атмосферное на 0,01 0,03 кг/см². Под действием перепада давления диафрагма прижимает обрабатываемую панель к базовой плите. Затем устройство загружается в печь и подвергаются нагреву до температуры отжига панели. В процессе термического цикла усилие прижима панели к базовой плите регулируется по заданной программе, путем изменения величины остаточного давления нейтрального газа. В результате релаксации и ползучести происходит исправление коробления панели, и она выкладывается по базовой плите. После охлаждения рабочая емкость вскрывается по сварному шву, что обеспечивает многократное использование рабочей емкости и диафрагмы.

Таким образом, в устройстве прижим плоского сварного узла к базовой плите осуществляется через выравнивающие вкладыши диафрагмой за счет создания регулируемого перепада давления нейтрального газа в герметичных полостях рабочей камеры. Возможность регулирования усилия прижима в процессе проведения термического цикла обеспечивает: своевременную компенсацию различия термического расширения базовой плиты и обрабатываемого сварного узла, перераспределение напряжения заневоливания и постепенное заневоливание сварных узлов с большой величиной исходного коробления.

Возможность использования нейтрального газа, созданная в устройстве, например, аргона для создания перепада давления на диафрагме позволяет осуществлять с помощью устройства термоправку плоских сварных узлов из титановых сплавов при температурах отжига до 850^oC в обычных электропечах с воздушной атмосферой без опасности окисления или газонасыщения даже в случае потери герметичности на полотне диафрагмы, сваренной из нескольких листов.

Все это позволяет значительно повысить точность термоправки плоских сварных узлов, а, следовательно повысить качество обработки при использовании устройства для отжига в заневоленном состоянии.

Устройство для термообработки в заневоленном состоянии, содержащее базовую плиту, выравнивающие вкладыши и прижимной элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения качества обработки, оно снабжено герметичной рабочей камерой, выполненной в виде металлической емкости с крышкой с установленным в емкости и разделяющим ее на полости прижимным элементом, выполненным в виде тонколистовой металлической диафрагмы, и системой вакуумирования и напуска нейтрального газа, при этом в одной из полостей емкости расположена базовая плита и выравнивающие вкладыши, а каждая полость емкости соединена с системой вакуумирования и напуска нейтрального газа.

Устройство для термообработки в заневоленном состоянии, содержащее базовую плиту, выравнивающие вкладыши и прижимной элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения качества обработки, оно снабжено герметичной рабочей камерой, выполненной в виде металлической емкости с крышкой с установленным в емкости и разделяющим ее на полости прижимным элементом, выполненным в виде тонколистовой металлической диафрагмы, и системой вакуумирования и напуска нейтрального газа, при этом в одной из полостей емкости расположена базовая плита и выравнивающие вкладыши, а каждая полость емкости соединена с системой вакуумирования и напуска нейтрального газа.