一种环形构件鼓胀的矫正工装及矫正方法

技术领域

本发明属于铸件后处理技术领域，并具体涉及一种环形构件鼓胀的矫正工装及矫正方法。

背景技术

当复杂环形构件经补焊后由于组织应力和热应力导致构件出现局部变形导致尺寸不合格，或由于成型后出现的局部变形导致构件的尺寸不合格，需要通过一些方法矫正构件的形状，目前对于复杂环形构建的矫正多采用热处理矫正，该方法在热处理时对复杂环形构建装配全型面矫正工装，利用热蠕变原理对变形区域进行矫正，但该方法耗时长、成本高而且矫正效果不直观，对于一些重要件不能反复矫正，因此无法满足当前的应用需求。

因此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环形构件鼓胀的矫正工装及矫正方法，以解决现有技术中矫正工装及矫正方法耗时长、成本高且效果差的问题。

本发明第一方面提供了一种用于环形构件鼓胀的矫正工装，包括：

纵梁，所述纵梁上设有卡接部，所述纵梁为多个，多个所述纵梁均通过所述卡接部卡接于所述环形构件上，并使鼓胀区位于相邻两所述纵梁之间；

横梁，所述横梁架设于所述纵梁之间，所述横梁用于安装千斤顶；

随型垫片，所述随型垫片与所述环形构件随型适配，所述随型垫片用于与所述环形构件的鼓胀区贴合并将所述千斤顶施加的压力传递至鼓胀区。

本发明提供的用于环形构件鼓胀的矫正工装还可具有如下附加技术特征：

本发明的一个具体实施方式中，所述卡接部呈L型，且数量为两个，所述卡接部连接于所述纵梁的端部，并与所述纵梁围合形成用于卡接所述环形构件的限位槽。

本发明的一个具体实施方式中，所述纵梁上设有第一安装孔，所述横梁上设有第二安装孔，所述横梁通过插装于所述第一安装孔、所述第二安装孔中的螺纹紧固件与所述横梁连接。

本发明的一个具体实施方式中，所述横梁的数量为两个，两个所述横梁平行设置；和/或所述第一安装孔为沿所述纵梁长度方向设置的条形孔。

本发明的一个具体实施方式中，还包括垫块，所述垫块设有第三安装孔，并连接于所述梁架和所述横梁之间。

本发明的一个具体实施方式中，所述垫块的数量为多个，多个所述垫块的高度在0.5-10mm之间依次递增。

本发明的一个具体实施方式中，还包括加热设备，所述加热设备连接于所述横梁上，用于为所述环形构件的鼓胀区加热。

本发明第二方面还提供了一种环形构件鼓胀的矫正方法，采用上述任意一项所述的矫正工装实现，包括以下步骤：

将所述矫正工装连接于环形构件，并使鼓胀区位于相邻两纵梁之间；

将千斤顶安装于所述矫正工装的横梁，并使所述千斤顶的压头通过随型垫片与所述环形构件的鼓胀区预压；

将环形构件的鼓胀区加热至金属蠕变温度，再通过千斤顶对鼓胀区施压以使环形构件的鼓胀区发生形变直至消除鼓胀区；

拆除矫正工装并对所述环形构件进行后处理。

本发明的一个具体实施方式中，通过千斤顶对鼓胀区施压以使环形构件的鼓胀区发生形变直至消除鼓胀区包括：

根据环形构件的材质塑性确定单次矫正量；

通过千斤顶对鼓胀区施压以驱动环形构件的鼓胀区发生形变直至形变量达到单次矫正量，保温保压预设时间；

重复上述矫正操作直至消除鼓胀区。

本发明的一个具体实施方式中，所述后处理步骤包括：

对加热区域表面进行吹砂、打磨或酸洗以去除氧化层；

对环形构件进行退火处理以消除应力。

本发明提供了的矫正工装通过设置相连接的纵梁和横梁形成一能够连接至环形构件上的框架结构，并利用框架结构的刚性支撑形成一个可以放置千斤顶的平台，同时针对鼓胀区设计了与需环形构件端口轮廓一致的随型压块，并利用随型压块将千斤顶施加的压力传递至鼓胀区以使其在压力的作用下恢复至原有形状。该工装结构简单，矫正操作简便，成本较低，矫正时间短，避免了采用更复杂、成本更高的热处理矫正的挽救方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1为本发明实施例中用于环形构件鼓胀的矫正工装的结构示意图；

图2为图1中纵梁的结构示意图；

图3为图1中矫正工装与环形构件的装配示意图。

附图标记说明：100-矫正工装；

10-纵梁，11-卡接部，11a-限位槽；20-横梁，30-随型垫片，40-垫块，50-螺纹紧固件，60-环形构件。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

由于采用相关技术中矫正工装100的矫正方法耗时长、成本高而且矫正效果不直观，对于一些重要件不能反复矫正，进而无法满足当前的应用需求，因此本发明提供了一种改进的矫正工装100。下面将结合附图对本发明的矫正工装100做进一步说明。

图1为本发明实施例中用于环形构件60鼓胀的矫正工装100的结构示意图，图2为图1中纵梁10的结构示意图，图3为图1中矫正工装100与环形构件60的装配示意图。参照图1-3，本发明提供的用于环形构件60鼓胀的矫正工装100包括纵梁10、横梁20和随型垫片30，其中，纵梁10上设有卡接部11，纵梁10为多个，多个纵梁10均通过卡接部11卡接于环形构件60上，并使鼓胀区位于相邻两纵梁10之间；横梁20架设于纵梁10之间，横梁20用于安装千斤顶；随型垫片30与环形构件60随型适配，随型垫片30用于与环形构件60的鼓胀区贴合并将千斤顶施加的压力传递至鼓胀区。

具体的，多个纵梁10通过卡接部11卡接于环形构件60上，优选的，纵梁10的数量为两个，两个纵梁10夹持在环形构件60的外环鼓胀区的两侧。

横梁20为弧形杆状结构，其两端各连接于一个环形构件60上，如此可使安装其上的千斤顶的正投影与环形构件60的鼓胀区重合，以便于向鼓胀区施加压力。

随型垫片30为弧形板，并且弧形所对应的直径与环形构件60的外环的直径相同，矫正前，随型垫片30贴合于外环，并被千斤顶的压头预固定于环形构件60上，矫正时，随型垫片30将千斤顶施加的压力均匀地传递至环形构件60以使其发生形变直至消除鼓胀区。

本发明提供了的矫正工装100通过设置相连接的纵梁10和横梁20形成一能够连接至环形构件60上的框架结构，并利用框架结构的刚性支撑形成一个可以放置千斤顶的平台，同时针对鼓胀区设计了与待矫正的环形构件60端口轮廓一致的随型压块，并利用随型压块将千斤顶施加的压力传递至鼓胀区以使其在压力的作用下恢复至原有形状。该工装结构简单，矫正操作简便，成本较低，矫正时间短，避免了采用更复杂、成本更高的热处理矫正的挽救方法。

本发明的一个具体实施方式中，卡接部11呈L型，且数量为两个，卡接部11连接于纵梁10的端部，并与纵梁10围合形成用于卡接环形构件60的限位槽11a。具体的，限位槽11a的宽度略大于环形构件60外环的厚度，如此可通过纵梁10两端卡接部11形成的限位槽11a卡接于环形构件60上，实现两者的卡接。

可选的，纵梁10的两端均设有盲孔，卡接部11通过螺纹紧固件可拆卸地连接于纵梁10端部的盲孔中。

可选的，一个卡接部11与纵梁10为一体成型设置，另一个卡接部11通过螺纹紧固件可拆卸地连接于纵梁10另一端的盲孔中。

本发明的一个具体实施方式中，纵梁10上设有第一安装孔，横梁20上设有第二安装孔，横梁20通过插装于第一安装孔、第二安装孔中的螺纹紧固件50与横梁20连接。

可选的，螺纹紧固件50为螺栓，螺栓的头部位于纵梁10相对于环形构件60的一侧，如此纵梁10通过第二安装孔插装至螺栓后可通过外侧的螺母拧紧固定。

本发明的一个具体实施方式中，横梁20的数量为两个，两个横梁20间隔设置；如此，千斤顶的压头可从两横梁20之间的间隙穿过以向鼓胀区施加压力，从而提高了千斤顶的稳定性。

本发明的一个具体实施方式中，第一安装孔为沿纵梁10长度方向设置的条形孔。如此，在针对外环宽度较大的环形构件60时，可根据鼓胀区的位置调节纵梁10的相对位置，以便于千斤顶向环形构件60施加作用力。

本发明的一个具体实施方式中，还包括垫块40，垫块40设有第三安装孔，并连接于梁架和横梁20之间。垫块40用于调节横梁20的高度，进而调节千斤顶的高度，从而可用于矫正不同高度的鼓胀区。

本发明的一个具体实施方式中，垫块40的数量为多个，多个垫块40的高度在0.5-10mm之间依次递增。通过设置不同高度的垫块40，可方便根据鼓胀区的高度自行选择合适的垫块40。可选的，垫块40的高度可为1mm、4mm、7mm、10mm。

本发明的一个具体实施方式中，还包括加热设备，加热设备连接于横梁20上，用于为环形构件60的鼓胀区加热。具体的，加热设备可以为感应加热圈或喷枪，感应加热圈或喷枪可固定于横梁20上，也可设置于其他位置，通过感应加热圈或喷枪的喷头对准外环鼓胀区，开启加热当使用感应加热设备进行加热时，当使用感应加热设备时感应加热设备功率应小于40％，缓慢加热至金属蠕变温度。

本发明第二方面还提供了一种环形构件60鼓胀的矫正方法，采用上述任意一项的矫正工装100实现，包括以下步骤：

将矫正工装100连接于环形构件60，并使鼓胀区位于相邻两纵梁10之间；

将千斤顶安装于矫正工装100的横梁20，并使千斤顶的压头通过随型垫片30与环形构件60的鼓胀区预压；

将环形构件60的鼓胀区加热至金属蠕变温度，再通过千斤顶对鼓胀区施压以使环形构件60的鼓胀区发生形变直至消除鼓胀区；

拆除矫正工装100并对环形构件60进行后处理。

可选的，选择超高压手动液压泵千斤顶进行矫正操作，矫正前，根据鼓胀区的鼓胀量选择千斤顶的尺寸和量程，之后通过调整横梁20下垫块40来调节横梁20的高度以使超高压手动液压泵的千斤顶和随型垫片30高度适合，放入压头和随型垫片30后轻压手动液压泵使手动液压泵压头和随型垫片30形成与压力固定稳定。

本发明的一个具体实施方式中，通过千斤顶对鼓胀区施压以使环形构件60的鼓胀区发生形变直至消除鼓胀区包括：

根据环形构件60的材质塑性确定单次矫正量；

通过千斤顶对鼓胀区施压以驱动环形构件60的鼓胀区发生形变直至形变量达到单次矫正量，保温保压预设时间；

重复上述矫正操作直至消除鼓胀区。

每次矫正量需根据金属材料塑性确定，单次矫正量不宜过大，例如，单次矫正量为1mm、2mm或2.5mm等，当外环鼓胀变形量较大时矫正分两次或者多次进行。矫正开始前，环形构件60处于蠕变温度并且保温适当的时间；矫正过程中，持续对环形构件60加热，以使环形构件60的鼓胀区始终处于蠕变温度；若分多次进行矫正，单次矫正之后保温一段时间；矫正完成中，继续保温一段时间。保温时间可根据环形构件60的材质自行确定，保温时长可为10-60min，例如，保温15min、20min、25min、30min、40min、50min。

本发明的一个具体实施方式中，后处理步骤包括：对加热区域表面进行吹砂、打磨或酸洗以去除氧化层；对环形构件60进行退火处理以消除应力。

通过上述矫正工装100，不仅使用方便，且对应的矫正方法操作简单，因此可适用于不同程度的环形构件60的外环鼓胀变形，对于变形程度小于5mm的外环鼓胀效果尤为突出。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。