一种滑轨套筒热处理夹持装置及方法与流程

1.本发明涉及热处理技术领域，具体涉及一种滑轨套筒热处理夹持装置及方法。


背景技术：

2.滑轨套筒的主要功能是为滑轨在飞机机翼油箱内提供运动空间，故常呈薄壁、壳型、悬臂梁受力结构，其中心轴线与滑轨的运动轨迹一致、呈弧形，即弧形轴线曲面套筒。滑轨套筒结构常呈系列化，每种规格套筒的外形尺寸均受其安装位置限制，呈现出一定的差异性。滑轨套筒的典型结构型式之一如图1所示，筒径ф在100mm～300mm，零件壁厚在2mm～6mm，套筒的中心轴线呈空间弧形，弧形轴线的半径r在500mm～2000mm，套筒的长度h在400mm～700mm。每种规格套筒的ф、r、h均略有不同，故该系列套筒的通用性较差。其中，排水管接头3的排水嘴4中间设有通孔，用于将飞行过程中产生的冷凝水及时排出套筒内腔。
3.考虑到套筒结构在飞机服役过程中受载小，仅对密封功能具有较高要求，为了实现最大程度地减重和股役可靠性，滑轨套筒一般采用铝合金材质和高能束流焊接方法实现各零部件的冶金连接。按照制造流程，滑轨套筒的筒体分别和排水管接头、法兰盘焊接后形成整体结构，焊接后需要对滑轨套筒整体结构进行固溶时效热处理，从而达到强度要求。
4.固溶时效热处理一般需要夹持装置将滑轨套筒固定，以便将其快速完成出炉至入水工作。现有滑轨套筒的热处理在水淬过程中，一般要求在15s内完成零件的出炉至入水，故零件的入水速度非常快。常规情况下，套筒的法兰盘朝上完成水淬过程，在此过程中，水通过排水嘴中间的通孔进入滑轨套筒内部的量非常少，滑轨套筒内部会形成空腔，待水浸没法兰盘端面后，水会直接灌入滑轨套筒内部。上述水淬过程中，滑轨套筒内部的空腔导致很大的浮力，在法兰盘端面的安装刚性约束下，该浮力不仅导致滑轨套筒的中心轴线半径r出现一定的变形，而且法兰盘端面的形面也会出现一定的翘曲变形，进而导致h的制造公差较大。同时，滑轨套筒在快速水淬入水过程中，产生剧烈的水流激振，对r和筒径φ均会产生一定的水流冲击，导致较大的变形。为有效缓解所述浮力和水流激振作用对滑轨形面变形的影响，针对此种滑轨套筒典型结构，专利申请号201911052057.5提出将套筒的法兰盘朝下完成水淬过程，空气通过排水嘴中间的通孔快速从套筒内腔逸出，减小水淬过程中产生的浮力和水流激振，弱化该浮力和水流激振对滑轨套筒中心轴线半径和筒径等几何尺寸的变形影响，取得了较好的改善效果。同时，当从固溶炉转移出来的高温套筒零件以法兰盘朝下的状态入水过程中，水与零件接触产生剧烈汽化现象，高温水蒸汽可以通过排水嘴中间的通孔逸出套筒内腔。然而，快速产生的水蒸汽并没有足够的时间通过排水嘴中间的通孔逸出套筒内腔，直到套筒完全浸没到水中，套筒内腔顶部，仍然会存在一定空间的空气/蒸汽滞留，故套筒尾部的水淬效果欠佳。
5.因此，发明人提供了一种滑轨套筒热处理夹持装置及方法。


技术实现要素：

6.(1)要解决的技术问题
7.本发明实施例提供了一种滑轨套筒热处理夹持装置及方法，解决了传统套筒热处理过程由于存在空气/蒸汽滞留而导致套筒尾部的水淬效果较差的技术问题。
8.(2)技术方案
9.本发明的第一方面提供了一种滑轨套筒热处理夹持装置，包括支撑座、楔形底座、叉形压板和吊装支柱，所述吊装支柱的一端与所述支撑座的中心区域固定连接，所述叉形压板与所述楔形底座配合安装以夹持滑轨套筒的法兰端；多个所述楔形底座以所述吊装支柱为轴心，辐射设置于所述支撑座的周边位置。
10.进一步地，所述楔形底座的顶面设有与对应滑轨套筒的法兰盘端面的外廓尺寸相匹配的安装凹槽。
11.进一步地，所述楔形底座的楔形角范围为10
°
～30
°
。
12.进一步地，所述支撑座和所述楔形底座在套筒内腔的开口对应部位设有通孔。
13.进一步地，所述吊装支柱的一端为法兰端，所述法兰端通过紧固件与所述支撑座的中心区域固定连接。
14.进一步地，所述楔形底座的设置数量n为偶数，且n≥2。
15.进一步地，滑轨套筒热处理夹持装置还包括吊环，所述吊装支柱的另一端与所述吊环螺纹连接。
16.本发明的第二方面提供了一种采用上述的滑轨套筒热处理夹持装置的热处理方法，包括以下步骤：
17.将热处理夹持装置移动至固溶热处理炉，并按相应要求完成固溶热处理；
18.将所述热处理夹持装置从所述固溶热处理炉中取出，并快速完成滑轨套筒的水淬处理；
19.拆卸叉形压板，将所述滑轨套筒从所述热处理夹持装置中取出并放入时效热处理炉中完成时效处理。
20.进一步地，所述将所述热处理夹持装置从所述固溶热处理炉中取出，并快速完成滑轨套筒的水淬处理，具体包括如下步骤：
21.固溶完成后，打开固溶热处理炉炉门，所述热处理夹持装置带动所述滑轨套筒，在t0时刻的向下运动速度为0m/min；
22.使所述热处理夹持装置带动所述滑轨套筒的向下运动速度在t1时间内快速持续增加至v1，并保持速度v1直至t2时刻，此时所述滑轨套筒的底部与水淬池的水面接触；
23.在吊装设备驱动作用下，热处理工装带动所述滑轨套筒的向下运动速度持续降低，在t3时刻，运动速度降低至v2，此刻所述滑轨套筒的顶部正好全部浸入水中；
24.继续降低所述滑轨套筒的向下运动速度，在t4时刻，运动速度降至0m/min；
25.待所述滑轨套筒冷却充分，缓慢将所述热处理夹持装置提出水淬池。
26.进一步地，t2～t3时间段大于或等于0～t4时间段的1/2。
27.(3)有益效果
28.综上，本发明通过改变滑轨套筒安装状态的排水嘴朝向，和优化滑轨套筒水淬过程中与水接触后的变速控制，使滑轨套筒内部的空气/水蒸汽通过排水嘴中间的通孔，更便捷地逸出滑轨套筒内腔，从而达到更佳的滑轨套筒水淬效果。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1是典型的滑轨套筒的结构示意图；
31.图2是本发明实施例提供的一种滑轨套筒热处理夹持装置的结构示意图；
32.图3是本发明实施例提供的一种滑轨套筒热处理夹持装置的俯视图；
33.图4是本发明实施例提供的一种滑轨套筒热处理夹持装置的局部左视图；
34.图5是本发明实施例提供的一种滑轨套筒热处理方法的流程示意图；
35.图6是本发明实施例提供的一种滑轨套筒热处理方法的套筒水淬处理过程示意图。
36.图中：
37.1-支撑座；2-楔形底座；3-叉形压板；4-吊装支柱；41-法兰端；5-吊环；6-支腿；100-滑轨套筒。
具体实施方式
38.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。
39.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本技术。
40.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
41.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.图2是本发明实施例提供的一种滑轨套筒热处理夹持装置的结构示意图，如图2所示，该夹持装置可以包括支撑座1、楔形底座2、叉形压板3和吊装支柱4，吊装支柱4的一端与支撑座1的中心区域固定连接，叉形压板3与楔形底座2配合安装以夹持滑轨套筒100的法兰端；多个楔形底座2以吊装支柱4为轴心，辐射设置于支撑座1的周边位置。
43.在上述实施方式中，通过改变滑轨套筒安装状态的排水嘴朝向，使之呈逆时针排列，在套筒快速向下水淬入水过程中，运动机构驱动夹持装置，并带动套筒零件形成逆时针气流和逆时针水流，在负压涡轮原理作用下，处于负压状态的排水嘴更利于套筒内腔空气
或蒸汽的快速逸出，同时也能够进一步降低套筒的气阻和水阻，从而获得更好的水淬效果。
44.作为一种可选的实施方式，楔形底座2的顶面设有与对应滑轨套筒的法兰盘端面的外廓尺寸相匹配的安装凹槽。
45.作为一种可选的实施方式，如图3所示，楔形底座2的楔形角范围为10
°
～30
°
。其中，该角度以适应套筒整体大致呈竖直状态水淬入水。
46.作为一种可选的实施方式，如图2所示，支撑座1和楔形底座2在套筒内腔的开口对应部位设有通孔。其中，支撑座1的底部设有多个支腿6用于支撑整个夹持装置。
47.作为一种可选的实施方式，吊装支柱4的一端为法兰端41，法兰端41通过紧固件与支撑座1的中心区域固定连接。其中，法兰端41的设置有助于吊装支柱4与支撑座1之间的安装连接。
48.作为一种可选的实施方式，楔形底座2的设置数量n为偶数，且n≥2。其中，偶数设置是为了方便对称配重。
49.作为一种可选的实施方式，如图4所示，滑轨套筒热处理夹持装置还包括吊环5，吊装支柱4的另一端与吊环5螺纹连接。具体地，吊环5用于将夹持装置与吊装设备快速连接，以便于转移该夹持装置。
50.图5是本发明实施例提供的一种采用上述的滑轨套筒热处理夹持装置的热处理方法的流程示意图，如图5所示，该方法可以包括以下步骤：
51.s100、将热处理夹持装置移动至固溶热处理炉，并按相应要求完成固溶热处理；
52.s200、将热处理夹持装置从固溶热处理炉中取出，并快速完成滑轨套筒100的水淬处理；
53.s300、拆卸叉形压板3，将滑轨套筒100从热处理夹持装置中取出并放入时效热处理炉中完成时效处理。
54.在上述实施方式中，步骤s100之前，还包括将热处理夹持装置清理干净，尤其是楔形底座2的安装凹槽内部，将对应滑轨套筒的法兰盘端面置于上述安装凹槽中后，安装叉形压板3，通过紧固件完成滑轨套筒热处理前的装配固定。其中，上述装配固定仅针对滑轨套筒的法兰盘端面。装配完成后，4件滑轨套筒的排水嘴朝向，以吊装支柱4为轴心，呈逆时针排列。
55.步骤s300中，对法兰盘端面的形面进行检测，若发现不满足平面度要求，需要进行人工矫形。
56.作为一种可选的实施方式，步骤s200中，将热处理夹持装置从固溶热处理炉中取出，并快速完成滑轨套筒100的水淬处理，如图6所示，具体包括如下步骤：
57.s201、固溶完成后，打开固溶热处理炉炉门，热处理夹持装置带动滑轨套筒100，在t0时刻的向下运动速度为0m/min；
58.s202、使热处理夹持装置带动滑轨套筒100的向下运动速度在t1时间内快速持续增加至v1，并保持速度v1直至t2时刻，此时滑轨套筒100的底部与水淬池的水面接触；
59.s203、在吊装设备驱动作用下，热处理工装带动滑轨套筒100的向下运动速度持续降低，在t3时刻，运动速度降低至v2，此刻滑轨套筒100的顶部正好全部浸入水中；
60.s204、继续降低滑轨套筒100的向下运动速度，在t4时刻，运动速度降至0m/min；
61.s205、待滑轨套筒100冷却充分，缓慢将热处理夹持装置提出水淬池。
62.在上述实施方式中，通过套筒与水接触后的速度降低的优化控制，使套筒排水嘴在水面以上状态时，为套筒内部的水蒸汽逸出提供更加充足的时间，通过水和空气的旋转涡流增加套筒和水的热交换率，促进套筒的均匀冷却，加速套筒的散热。同时，通过套筒内外壁与冷却水的充分接触，使套筒达到更佳的水淬效果。此外，逐渐减慢的入水速度，也能够进一步缓解水流激振对套筒外形尺寸的影响，尤其是对套筒直径φ和弧形轴线半径r的影响。
63.步骤s203中，套筒内腔的空气能够通过排水嘴中间的通孔快速逸出，然而，随着高温状态的滑轨套筒浸入水中的深度逐渐增加时，套筒壁与水发生汽化的面积也相应逐渐增大，即套筒壁与水接触产生高温气膜的面积快速增大，在高温气膜的快速膨胀作用下，水蒸汽的体积也快速增大，导致套筒内部的水蒸汽通过排水嘴的排出量有限，通过套筒与水面接触后、排水嘴在水面以上状态时，套筒入水速度的逐渐降低，一方面可以为套筒内部的水蒸汽逸出提供足够的时间，另一方面也能够通过水和空气的旋转涡流增加套筒和水的热交换率，促进套筒的均匀冷却，加速套筒的散热。同时，通过套筒内外壁与冷却水的充分接触，使套筒达到更佳的水淬效果。此外，逐渐减慢的入水速度，也能够进一步缓解水流激振对套筒外形尺寸的影响，尤其是对套筒r、φ的影响。热处理夹持装置带动零件向下水淬的运动速度包括线性降速、非线性降速，非线性降低包括抛物线式降速。
64.其中，0～t4时间段不能大于相关标准要求的水淬完成时间，最好是小于或等于15s；t1～t2时间段可以尽量小，t2～t3时间段大于或等于0～t4时间段的1/2。
65.实施例1
66.楔形底座2的设置数量n＝4个，楔形底座2的楔形角α约为20
°
，此角度下，滑轨套筒的长度方向基本呈竖直向下状态。滑轨套筒安装完成后，滑轨套筒的排水嘴朝向，以吊装支柱4为轴心，呈逆时针排列。采用的热处理制度与现有技术一致，即固溶温度530℃
±
5℃，固溶时间50min
±
5min，滑轨套筒从出炉至入水在15s内完成；时效温度165℃
±
5℃，时效时间8h
±
10min。然而，在上述热处理的水淬过程中，通过改变滑轨套筒向下水淬入水的速度，即为套筒内部的水蒸汽逸出提供更加充足的时间，使套筒获得更好的热处理性能控制效果。
67.经验证，靠近排水嘴的筒底部位，固溶时效热处理后的拉伸强度，与现有技术相比，能够提升约20％～30％。同时，逐渐减慢的水淬入水速度，也能够进一步缓解水流激振对滑轨套筒外形尺寸的影响，经验证，与现有技术相比，滑轨套筒的直径φ和弧形轴线的半径r的变形进一步减少，减少幅度约5％～10％。
68.需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。
69.以上仅为本技术的实施例而已，并不限制于本技术。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围内。

技术特征：
1.一种滑轨套筒热处理夹持装置，其特征在于，包括支撑座(1)、楔形底座(2)、叉形压板(3)和吊装支柱(4)，所述吊装支柱(4)的一端与所述支撑座(1)的中心区域固定连接，所述叉形压板(3)与所述楔形底座(2)配合安装以夹持滑轨套筒(100)的法兰端；多个所述楔形底座(2)以所述吊装支柱(4)为轴心，辐射设置于所述支撑座(1)的周边位置。2.根据权利要求1所述的滑轨套筒热处理夹持装置，其特征在于，所述楔形底座(2)的顶面设有与对应滑轨套筒的法兰盘端面的外廓尺寸相匹配的安装凹槽。3.根据权利要求1所述的滑轨套筒热处理夹持装置，其特征在于，所述楔形底座(2)的楔形角范围为10
°
～30
°
。4.根据权利要求1所述的滑轨套筒热处理夹持装置，其特征在于，所述支撑座(1)和所述楔形底座(2)在套筒内腔的开口对应部位设有通孔。5.根据权利要求1所述的滑轨套筒热处理夹持装置，其特征在于，所述吊装支柱(4)的一端为法兰端(41)，所述法兰端(41)通过紧固件与所述支撑座(1)的中心区域固定连接。6.根据权利要求1所述的滑轨套筒热处理夹持装置，其特征在于，所述楔形底座(2)的设置数量n为偶数，且n≥2。7.根据权利要求1-6中任一项所述的滑轨套筒热处理夹持装置，其特征在于，还包括吊环(5)，所述吊装支柱(4)的另一端与所述吊环(5)螺纹连接。8.一种采用权利要求1-7中任一项所述的滑轨套筒热处理夹持装置的热处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将热处理夹持装置移动至固溶热处理炉，并按相应要求完成固溶热处理；将所述热处理夹持装置从所述固溶热处理炉中取出，并快速完成滑轨套筒(100)的水淬处理；拆卸叉形压板(3)，将所述滑轨套筒(100)从所述热处理夹持装置中取出并放入时效热处理炉中完成时效处理。9.根据权利要求8所述的热处理方法，其特征在于，所述将所述热处理夹持装置从所述固溶热处理炉中取出，并快速完成滑轨套筒(100)的水淬处理，具体包括如下步骤：固溶完成后，打开固溶热处理炉炉门，所述热处理夹持装置带动所述滑轨套筒(100)，在t0时刻的向下运动速度为0m/min；使所述热处理夹持装置带动所述滑轨套筒(100)的向下运动速度在t1时间内快速持续增加至v1，并保持速度v1直至t2时刻，此时所述滑轨套筒(100)的底部与水淬池的水面接触；在吊装设备驱动作用下，热处理工装带动所述滑轨套筒(100)的向下运动速度持续降低，在t3时刻，运动速度降低至v2，此刻所述滑轨套筒(100)的顶部正好全部浸入水中；继续降低所述滑轨套筒(100)的向下运动速度，在t4时刻，运动速度降至0m/min；待所述滑轨套筒(100)冷却充分，缓慢将所述热处理夹持装置提出水淬池。10.根据权利要求9所述的热处理方法，其特征在于，t2～t3时间段大于或等于0～t4时间段的1/2。

技术总结
本发明涉及热处理技术领域，具体涉及一种滑轨套筒热处理夹持装置及方法。其包括支撑座、楔形底座、叉形压板和吊装支柱，吊装支柱的一端与支撑座的中心区域固定连接，叉形压板与楔形底座配合安装以夹持滑轨套筒的法兰端；多个楔形底座以吊装支柱为轴心，辐射设置于支撑座的周边位置。该滑轨套筒热处理夹持装置及方法的目的是解决传统套筒热处理过程由于存在空气/蒸汽滞留而导致套筒尾部的水淬效果较差的问题。的问题。的问题。


技术研发人员：许飞 张桢 毛智勇
受保护的技术使用者：中国航空制造技术研究院
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/8/6