一种热等静压设备不锈钢工装的制作方法

本实用新型主要涉及热等静压领域，具体涉及一种热等静压处理专用不锈钢工装。

背景技术：

随着航空航天、轨道交通、导弹发射等领域的迅速发展，对材料的服役环境要求更加苛刻，轻量化进程要求材料具有比强度高、韧性好、易于复杂结构成型等特点，对材料研发及成型工艺提出了更高的挑战。相比传统铸造技术，精密铸造技术虽然能在一定程度上能减少材料的疏松、缩孔等缺陷，但由于铸造工艺设计、浇道及冒口结构、铸造环境、及金属液成分等因素的影响，铸件的疏松和缩孔等缺陷往往无法绝对控制。

热等静压是上世纪50年代美国battelle研究为研制核反应材料而开发出来的一种集高温、高压于一体的新型工艺技术。热等静压工艺处理的产品具有致密度高、均匀性好等优点，该技术的一个重要应用领域就是消除或修复铸件产品缺陷，提升铸件致密度，进而提升产品质量，保证产品性能。

热等静压技术修复铸件缺陷的原理是将铸造件装入热等静压设备的缸体内密闭抽空，通过压缩机向缸体内打入氮气，将缸体内预置的加热体通电加热，当温度和压力升到设定值之后，具有高温和高压的气体从各个方向均匀地作用在铸件或者包套上，使金属发生蠕变，内部疏松和缩孔等缺陷被破坏，缺陷内表面相互接触，由于沉积作用金属粘连在一起，缺陷被消除。通过热等静压处理，铸件的力学性能大幅提高，可比肩锻造产品。

热等静压生产过程中，不同设备根据其自身其尺寸、装炉工件尺寸和装炉特点，需要配合使用不同样式的装料工装，设计并使用合适的工装有利于简化生产、提高操作安全性，更重要的是提升热等静压技术的工作工艺效果，提高效率，释放产能。

目前热等静设备装料工装按照材质主要分为石墨工装和不锈钢工装，其中不锈钢工装使用频率相对较高。通常热等静压设备所使用的不锈钢工装为带底圆筒形结构，装炉时将工件放置在圆筒内，一般采用重叠放置或并排放置的形式。但是，应用热等静压处理的铸件一般都比价昂贵，一些工件装炉时要求相互之间不能挤压，防止变形或粘连，即不能重叠放置，或是由于工件形状的特殊，不方便重叠放置，而现有工装无法实现工件的分层放置，如果只放一层则浪费了装炉空间，降低生产效率，增大工艺成本。中国公开专利cn206357381u公开了一种热等静压工装夹具，但是其并不能对热等静压物料进行堆放式处理，从而容易造成局部应力集中。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本实用新型提供一种分层式热等静压装料工装，将现有单个带底圆筒工装分解为多个不同高度尺寸带底圆筒工装单体，即将整体式的工装改为分层式工装，克服现有工装技术缺陷，用于解决工件无法分层放置问题，增大单次生产装炉量，提高生产效率，降低工艺成本。合理设计工装通风孔，保证被处理工件获得均匀的温度和静压力，提升热等静压处理的工艺效果。

通过如下技术手段实现：

一种热等静压设备不锈钢工装，所述热等静压设备不锈钢工装包括多层工装单体，每个工装单体包括底板2、侧壁1和增高环3。

所述底板2为圆形结构，且在底板2上开设有13个底板圆孔21，该13个底板圆孔21在底板2的分布方式为：底板2中心开设有一个底板圆孔21，在底板2中心距底板2边缘的1/3处的圆环位置均布有4个底板圆孔21，在底板2中心距底板2边缘的2/3处的圆环位置均布有8个底板圆孔21，在底板2边缘处的底端设置有底板卡接槽22。

所述侧壁1为环形结构，且环形结构的侧壁1的外径与所述底板2的外径相等，侧壁1的底端与底板2的外侧焊接连接，所述侧壁1上开设有侧壁圆孔11，且在侧壁1的整个圆周上每隔60°设置有一个侧壁圆孔11，从而在侧壁1的整个圆周上共开设有6个所述侧壁圆孔11，在侧壁1的顶端设置有侧壁卡接槽12。

所述增高环3为环形结构，且环形结构的增高环3的外径与所述侧壁1的外径相等，所述增高环3上开设有增高环圆孔31，且在增高环3的整个圆周上每隔60°设置有一个增高环圆孔31，从而在增高环3的整个圆周上共开设有6个所述增高环圆孔31，在所述增高环的顶端和底端均设置有增高环卡接槽32，设置在增高环3顶端的增高环卡接槽32与所述底板卡接槽22和/或增高环底端的增高环卡接槽32相配合，设置在增高环3底端的增高环卡接槽32与侧壁卡接槽12和/或增高环顶端的增高环卡接槽32相配合。

作为优选，所述热等静压设备不锈钢工装包括3层工装单体。

作为优选，每个工装单体包括1个底板2、1个侧壁1和多个增高环3。

作为优选，每个增高环3的高度相等。

作为优选，每个增高环3的高度不相等。

作为优选，每个工装单体包括1个底板2、1个侧壁1和1个增高环3。

作为优选，所述热等静压设备不锈钢工装包括多层工装单体，每层工装单体中增高环3的数量不相等。

作为优选，所述热等静压设备不锈钢工装包括多层工装单体，每层工装单体中增高环3的数量相等。

作为优选，所述底板卡接槽22为内圈突出的卡接槽，所述侧壁卡接槽12为外圈突出的卡接槽，所述增高环顶端的增高环卡接槽32为外圈突出的卡接槽，所述增高环底端的增高环卡接槽32为内圈突出的卡接槽。

作为优选，所述底板卡接槽22为外圈突出的卡接槽，所述侧壁卡接槽12为内圈突出的卡接槽，所述增高环顶端的增高环卡接槽32为内圈突出的卡接槽，所述增高环底端的增高环卡接槽32为外圈突出的卡接槽。

本实用新型中的“在底板中心距底板边缘的1/3处的圆环位置”所代表的含义为：以底板中心为圆心，以1/3的底板半径为半径形成的圆形环；本实用新型中的“在底板中心距底板边缘的2/3处的圆环位置”所代表的含义为：以底板中心为圆心，以2/3的底板半径为半径形成的圆形环。

通过上述技术方案的实施可以使得本实用新型获得如下技术效果：

通过设置多层的工装单体，解决了热等静压装料时复杂铸件无法分层放置的问题，有效的避免了工件因重叠放置产生的变形和粘连现象。另外，工装中均匀分布的圆孔可以使铸件获得均匀的温度和静压力，提升热等静压处理的工艺效果，合适的圆孔数量可以使得该工艺效果得到最优，过多的圆孔会使得工装不稳，过少的圆孔无法实现温度均匀分布。通过本实用新型设计的工装，单次装炉量提升100％到300％，极大地优化了热等静压工艺的生产效率，释放设备产能，降低工艺成本。

附图说明

图1是本实用新型工装的底板和侧壁的主视示意图。

图2是本实用新型工装的底板和侧壁的俯视示意图。

图3是本实用新型增高环的主视示意图。

图中：1.侧壁，11.侧壁圆孔，12.侧壁卡接槽，2.底板，21.底板圆孔，22.底板卡接槽，3.增高环，31.增高环圆孔，32.增高环卡接槽。

具体实施方式

结合图1至图3对本实用新型进行举例详细说明。在热等静压处理装炉时，首先根据工件几何尺寸选择不同高度尺寸工装单体和增高环，然后将工件分别放置于选好的工装单体内，再将已摆放工件的工装单体根据炉内工作腔高度一层一层叠放到炉内，每个工装单体可以相同也可以不相同，即完成装炉。

如图1和图2所示，分层工装由环形带孔的侧壁1和圆形的底板2组成，侧壁1下端与底板2外侧焊接方式连接。为满足多种不同高度工件处理，设计圆筒状的增高环配合底板和侧壁使用，每个工装单体中可包括一个或多个增高环，来满足不同高度工件使用需求，增高环的结构如图3所示。工装单体的侧壁顶端和底板底端以及增高环的顶端和底部有相互配合的卡接槽构成的镶嵌结构，保证工装和增高环在使用时通过间隙配合而实现相互组合。

如图1所示，在底板2边缘处的底端设置有底板卡接槽22，且该底板卡接槽为内圈突出的结构(即如图1所示为内圈是突出较厚的，外圈是较薄的)。

如图2所示，所述侧壁1为环形结构，且环形结构的侧壁1的外径与所述底板2的外径相等，侧壁1的底端与底板2的外侧焊接连接，在侧壁1的顶端设置有侧壁卡接槽12，且该侧壁卡接槽为外圈突出的结构(即如图1所示为外圈突出，内圈向下凹陷)。

如图3所示，所述增高环3为环形结构，且环形结构的增高环3的外径与所述侧壁1的外径相等，在所述增高环的顶端和底端均设置有增高环卡接槽32，设置在增高环3顶端的增高环卡接槽32为外圈突出的结构，从而与其它工装单体的底板相配合或与其它增高环的底端相配合，设置在增高环3底端的增高环卡接槽32为内圈突出的结构，从而可以与其他的增高环或侧壁相配合。

所述热等静压设备不锈钢工装可以包括任意层的工装单体，这是由所需处理的工件数量、工装整体稳定性和热处理炉的容量确定的。

每个工装单体包括1个底板2、1个侧壁1以及1个或多个增高环3。

每个增高环3的高度可以相等也可以不相等，这根据内部所装工件的尺寸决定。

根据流体力学分析而在工装单体的侧壁和底板、增高环设有圆孔通风结构。每个工装单体的底板设有13个圆孔，排列如图2所示，其中；综合考虑工装内气体流通和工装承重的因素，工装单体的侧壁沿着圆弧每60°设有1个圆孔，整个圆周共计6个圆孔；增高环内圆孔结构与工装侧壁结构相同。在保证工装整体承重能力情况下，使铸件在热处理时各层工装内的工件可获得均匀的温度和静压力，提升热等静压处理工艺效果。

上述具体实施方式只是本实用新型最优的其中一个实施方式，不对权利要求的保护范围具有缩小化的限定作用，本领域技术人员在上述基础上可以对部件结构进行常规修改，这些常规修改都无需付出创造性劳动，都在本实用新型的保护范围内。