一机集团:大厚度装甲钢切割件的低成本高效率边缘回火工艺研究

广告位

1、技术背景及原理 装甲车辆是国之重器,其设计和制造加工技术先进性是国家陆军现代化程度和综合科技实力重要标志。研制总体/机动性能更优、精确打击能力更强、装甲抗弹性能更好的装甲车辆成…

1、技术背景及原理

装甲车辆是国之重器,其设计和制造加工技术先进性是国家陆军现代化程度和综合科技实力重要标志。研制总体/机动性能更优、精确打击能力更强、装甲抗弹性能更好的装甲车辆成为各国地面武器装备设计制造重点。装甲钢因强度高、塑韧性好、抗弹性能优、冷热加工和焊接性能好,用于装甲车辆车体炮塔成形制造。装甲车辆车体炮塔制造需采用火焰和等离子切割将大厚度603和GY4装甲钢板切割成设计所需尺寸精度零部件。火焰和等离子切割导致切割件边缘局部温度过高、冷速较高,导致切割件边缘组织发生显著相变,形成硬而脆的淬硬层,淬硬层硬度高塑韧性差,导致切割件冷弯成型、边缘切削加工困难,不利后续焊接加工。为降低焊接裂纹倾向、改善冷弯成形和切削加工性能、提高切割件内在质量,实际生产过程需采用回火工艺以降低淬硬层硬度,但原边缘回火工艺存在时间长能耗大、生产效率低成本高、残余应力和变形大等问题。为攻克履带装甲车辆用603和GY4切割件存在的关键工艺技术难题,提高履带装甲车辆生产效率和制造质量,开展603和GY4装甲钢切割件低成本高效率边缘回火工艺研究。

2、关键问题

603和GY4装甲钢切割件边缘回火工艺的优化设计、边缘回火变形控制原理和控制方法、边缘回火的新原理、新工艺和新技术。

3、完成过程

3.1 不同状态不同厚度603装甲钢火焰切割边缘理化检测和切削加工性能研究

选取45和100mm厚调质态603装甲钢,检测切割态和原回火态切割件上边缘、中间部位和下边缘组织和力学性能。基于切割态和原回火态切割件热影响区硬化层深度测定数值,重新优化设计新边缘回火工艺并检测表征新回火态切割件上边缘、中间部位和下边缘组织和力学性能。开展不同状态603装甲钢切削加工性能研究。揭示不同状态不同厚度603切割件不同位置沿切割面厚度方向组织和力学性能演变机理。

3.2不同状态30mm厚GY4装甲钢火焰和等离子切割边缘理化检测和切削加工性能研究

选取30mm厚调质态GY4火焰和等离子切割件并检测切割态、原回火态和新回火态切割件边缘组织和力学性能。GY4装甲板采用等离子切割,边缘硬化层较浅,可取消边缘回火工序而直接切削加工;GY4装甲板采用火焰切割坡口,应根据检测数据并结合热处理设备情况重新优化设计边缘回火工艺,揭示不同切割态GY4切割件不同位置沿切割面厚度方向组织和力学性能演变机理。

3.3 冷速对60 mm厚603和25 mm厚GY4切割件综合力学和抗弹性能的影响

基于新边缘回火工艺,研究水冷、空冷+水冷和空冷对60 mm厚603和25 mm厚GY4切割件综合力学性能和对45、50和60 mm厚603切割件抗弹性能的影响。调质态603和GY4切割件采用新边缘回火工艺水冷、空冷+水冷、空冷后综合力学性能均较高。603切割件采用新边缘回火工艺后空冷,其抗弹性能满足国家军用标准。阐明边缘回火冷速对603和GY4切割件综合力学和抗弹性能的影响机理。

3.4  603和GY4切割构件边缘回火变形控制技术研究

采用火焰切割从45mm厚调质态603装甲板上切割细长极易变形且凹口和方孔较多的零件和从25mm厚调质态GY4装甲板上切割易变形且外有大圆弧、中间较窄、内有圆孔的零件进行边缘回火变形控制研究。通过装炉摆放控制炉内加热保温变形和用空冷到较低温度再水冷的方法代替直接水冷控制冷却变形来控制大厚度603和GY4切割零件边缘回火后的变形并阐明603和GY4切割件边缘回火的变形控制机理。

3.5  603和GY4装甲钢切割件局部感应加热边缘回火工艺技术研究。

采用火焰切割在45mm厚603和30mm厚GY4装甲板上切割试板,利用局部感应加热对试板切割边缘加热回火,保证基体组织和力学性能而软化边缘硬化层。采用正交实验设计方法,调控电参量和试件移动速度,研究电参量和试件移动速度对603和GY4切割件从切割面开始由表及里组织和力学性能演变的影响,优化设计603和GY4切割件局部感应加热边缘回火工艺,揭示603和GY4切割件局部感应加热边缘回火工艺原理和方法。

4、技术转让

研究成果已在履带装甲车辆车体炮塔实际生产中得到普遍应用,计划申请国家发明专利1项。因国防军工单位保密要求,研究成果不存在技术转让情况。

5、技术推广

603和GY4切割件新边缘回火热处理工艺技术、边缘回火变形控制技术和局部感应加热边缘回火工艺技术已用于履带装甲车辆车体炮塔实际生产制造,后续将在675和616切割件边缘回火工序中推广应用。

6、经济社会效益

研究成果实施应用期间已累计节约资金、创造经济效益为1309350元,提高履带装甲车辆生产效率和制造质量,降低能源消耗、节能减排,实现绿色生产低碳制造。

7、经费来源

本研究开展和成果应用得到一机集团制造技术课题资助,项目编号ZZ2019JT027,项目经费28万元。

为您推荐