一種大容積鈦質無縫高壓氣瓶的熱處理方法技術

本發明專利技術涉及一種大容積鈦質無縫高壓氣瓶的熱處理方法，該熱處理方法主要為退火加熱、退火保溫和退火冷卻三個階段，在第一階段和第二階段，氣瓶能夠實現沿輸送輥道螺旋狀直線往復緩慢移動，前進或后移距離達到瓶體轉動滿一周后自動折返；瓶體緩慢的往復移動和轉動，既能消除氣瓶圓周表面與輸送棍棒接觸的底部和頂部存在的受熱不均，也可以避免瓶體退火高溫加熱過程中的下榻現象，利用氣瓶自重起到矯形的作用，可以保持氣瓶瓶體的圓度；該熱處理方法的對象是大容積鈦質無縫高壓氣瓶，瓶體材料為屈服強度大于500MPa的高強度鈦合金，可保證大容積鈦質無縫高壓氣瓶質量穩定、性能均勻良好。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及鈦質高壓氣瓶的熱處理
，具體的說是一種大容積鈦質無縫高壓氣瓶的熱處理方法。
技術介紹
現階段，隨著氣瓶在航空、航天和航海等產業相關技術的不斷進步，對相關領域氣瓶的要求更為苛刻，氣瓶的容重比、強度、韌性及耐腐蝕性等相關指標不斷提高。鈦合金因具有高強度、低密度、耐高溫、耐腐蝕等優點而逐漸成為新型的氣瓶用材料?，F階段鈦合金氣瓶主要通過焊接成型，其主要為有縫鈦合金氣瓶，有縫鈦合金氣瓶的制造工藝一般是通過粗加工成型分別制得筒體、封頭，再經過筒體、封頭的精密加工成型，最后采用電子束組對焊接的方法制得。有縫鈦合金氣瓶現階段主要通過電爐和臺車爐進行固溶處理。這種傳統的熱處理方法使用中有很多弊端，主要有幾下幾點：1）氣瓶表面受熱不均勻。由于瓶體在臺車爐內靜止放置，使得氣瓶圓周表面的底部（特別是與爐底或托架接觸部分）與頂部受熱不均；2）固溶加熱保溫過程中，瓶體受高溫作用軟化引起的下塌導致氣瓶變形較大，其不圓度、直線度控制困難。3）氣瓶表面性能不均勻。氣瓶表面固溶加熱過程中存在的底部和頂部受熱不均，會影響氣瓶表面的性能均一性，比較典型的是氣瓶固溶后由于圓周表面硬度分布不均產生的所謂陰、陽面；4）不同爐處理氣瓶性能差異較大。電爐熱處理氣瓶數量有限，熱處理數量較多氣瓶時，不同爐處理后氣瓶的強度、韌性及硬度等性能參數差異較大，且不同爐處理需進行多次性能檢測，導致熱處理成本上升；5）產品廢品率高。由于氣瓶以上原因造成的性能不均勻和變形問題，致使采用此種熱處理方法的產品存在約5%的廢品率。這對性能和質量要求嚴格，且單支造價達數十萬元的大容積鈦質無縫高壓氣瓶，是無法接受的。
技術實現思路
針對上述鈦合金氣瓶傳統的熱處理方法存在的氣瓶表面受熱不均勻、不圓度、直線度控制困難、氣瓶表面性能不均勻、不同爐處理氣瓶性能差異較大、產品廢品率高等問題，本專利技術提供一種大容積鈦質無縫高壓氣瓶的熱處理方法。為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案為：一種大容積鈦質無縫高壓氣瓶的熱處理方法，包括以下步驟：步驟一：將熱處理爐溫度控制在650～950℃；步驟二：將大容積鈦質無縫高壓氣瓶保持室溫直接進入熱處理爐，與熱處理爐進行20~50min的換熱后大容積鈦質無縫高壓氣瓶溫度達650～950℃；步驟三：使大容積鈦質無縫高壓氣瓶與熱處理爐溫度偏差不超過±20℃，保溫100~200min；步驟四：將大容積鈦質無縫高壓氣瓶移出熱處理爐，自然冷卻，直至大容積鈦質無縫高壓氣瓶溫度降至50℃，則大容積鈦質無縫高壓氣瓶的熱處理完成；所述步驟二和步驟三中大容積鈦質無縫高壓氣瓶進行熱處理時，大容積鈦質無縫高壓氣瓶能夠沿輸送輥道螺旋狀直線往復緩慢移動，前進或后移距離達到瓶體轉動滿一周后自動折返。所述熱處理爐為輥底式鋼瓶熱處理爐。所述大容積鈦質無縫高壓氣瓶工作壓力不低于10Mpa；直徑大于300mm；長度不低于2000mm；屈服強度大于500MPa；氣瓶水容積不低于250L。本專利技術的有益效果：本專利技術提供的大容積鈦質無縫高壓氣瓶的熱處理方法，該熱處理方法的對象是大容積鈦質無縫高壓氣瓶，瓶體材料為屈服強度大于500MPa的高強度鈦合金，可保證大容積鈦質無縫高壓氣瓶質量穩定、性能均勻良好；該熱處理方法主要為退火加熱、退火保溫和退火冷卻三個階段，在第一階段和第二階段，氣瓶能夠實現沿輸送輥道螺旋狀直線往復緩慢移動，前進或后移距離達到瓶體轉動滿一周后自動折返；瓶體緩慢的往復移動和轉動，既能消除氣瓶圓周表面與輸送棍棒接觸的底部和頂部存在的受熱不均，也可以避免瓶體退火高溫加熱過程中的下榻現象，利用氣瓶自重起到矯形的作用，可以保持氣瓶瓶體的圓度；其熱處理方式為退火熱處理，即保溫一定時間后進行爐冷+空冷；通過采用以上熱處理方法和設備，可以獲得瓶體尺寸允差不圓度≤1%、直線度≤2‰，瓶體力學性能均勻良好，滿足使用要求的25MPa以上大容積鈦質無縫高壓氣瓶，并使產品熱處理合格率提升到100%；本專利技術提供的大容積鈦質無縫高壓氣瓶的熱處理方法，既滿足了我國發展新型大容積鈦質無縫高壓氣瓶的裝備急需，同時該方法也解決了目前我國大容積鈦質無縫高壓氣瓶熱處理工藝這一關鍵制造技術難題。附圖說明圖1 本專利技術熱處理生產設備示意圖；圖2 本專利技術氣瓶螺旋狀直線緩慢移動示意圖；附圖標記：1、熱處理爐上料臺，2、熱處理爐，3、熱處理爐出料臺，4、氣瓶，5、輸送系統輥棒。具體實施方式下面結合具體實施方式對本專利技術做進一步的闡述。一種大容積鈦質無縫高壓氣瓶的熱處理方法，包括以下步驟：步驟一：將熱處理爐溫度控制在650～950℃；步驟二：將大容積鈦質無縫高壓氣瓶保持室溫直接進入熱處理爐，與熱處理爐進行20~50min的換熱后大容積鈦質無縫高壓氣瓶溫度達650～950℃；步驟三：使大容積鈦質無縫高壓氣瓶與熱處理爐溫度偏差不超過±20℃，保溫100~200min；步驟四：將大容積鈦質無縫高壓氣瓶移出熱處理爐，自然冷卻，直至大容積鈦質無縫高壓氣瓶溫度降至50℃，則大容積鈦質無縫高壓氣瓶的熱處理完成；所述步驟二和步驟三中大容積鈦質無縫高壓氣瓶進行熱處理時，大容積鈦質無縫高壓氣瓶能夠沿輸送輥道螺旋狀直線往復緩慢移動，前進或后移距離達到瓶體轉動滿一周后自動折返；所述大容積鈦質無縫高壓氣瓶工作壓力不低于10Mpa；直徑大于300mm；長度不低于2000mm；屈服強度大于500MPa；氣瓶水容積不低于250L；所述熱處理爐為輥底式鋼瓶熱處理爐，如圖1所示，為本專利技術熱處理生產設備示意圖；本專利技術只需一節熱處理爐，其熱處理方式為退火熱處理，即保溫一定時間后進行爐冷+空冷。實施例1以材質為80公斤級鈦合金的大容積鈦質無縫高壓氣瓶為例，如圖1所示，瓶體由熱處理爐上料臺1的輸送輥道進入淬火熱處理爐2，經40min加熱后氣瓶溫度達到與爐溫相同的880℃、保溫150min，此過程中瓶體在雙輸出減速電機驅動輥棒上的弧形導向板的摩擦力帶動下，沿爐體內輸送輥道螺旋狀直線緩慢向前移動，如圖2所示，移動距離達到預設距離即瓶體轉動滿一周時，在對射光電開關的感應、響應下，棍棒驅動電機開始反向驅動，帶動瓶體開始螺旋狀直線緩慢向后移動，待移動到原點即反向轉動剛好滿一周時，同樣在對射光電開關的感應、響應下，棍棒驅動電機又開始正向驅動，并帶動瓶體也開始向前緩慢移動，從而如此往復緩慢轉動并前后移動；淬火保溫時間到，瓶體從熱處理爐出料臺3快速移出爐體，移動至出爐輥道上，空冷約120min后將氣瓶轉移至回火爐進料輥道上，繼續進行空冷，直至氣瓶溫度降至約50℃后方可進行下一道工序?？绽涞绞覝睾?，氣瓶尺寸允差檢驗：1）采用游標卡尺在瓶體筒體段兩端及1/2長度處測得不圓度分別為平均外直徑的0.42%、0.46%和0.57%，均在控制允差1%之內；2）采用拉線法測得瓶體整體的直線度為1.4‰，也在控制允差2‰以內。氣瓶性能均勻性檢驗：氣瓶瓶體筒體段兩端部及1/2長度處的基本力學性能，經解剖取樣，采用拉伸試驗機和沖擊試驗機測得的結果如表1所示。以上性能檢驗數據均顯示，經本專利技術的熱處理方法處理后，氣瓶的性能均勻性非常好。表1 瓶體材料熱處理后的基本力學性能測試結果綜合以上氣瓶尺寸和性能檢驗結果，充分驗證了采用本專利技術的熱處理方法后，可以保證獲得性能和質量均勻良好，并滿足大容積鈦質無本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種大容積鈦質無縫高壓氣瓶的熱處理方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一：將熱處理爐溫度控制在650～950℃；步驟二：將大容積鈦質無縫高壓氣瓶保持室溫直接進入熱處理爐，與熱處理爐進行20~50min的換熱后大容積鈦質無縫高壓氣瓶溫度達650～950℃；步驟三：使大容積鈦質無縫高壓氣瓶與熱處理爐溫度偏差不超過±20℃，保溫100~200min；步驟四：將大容積鈦質無縫高壓氣瓶移出熱處理爐，自然冷卻，直至大容積鈦質無縫高壓氣瓶溫度降至50℃，則大容積鈦質無縫高壓氣瓶的熱處理完成；所述步驟二和步驟三中大容積鈦質無縫高壓氣瓶進行熱處理時，大容積鈦質無縫高壓氣瓶能夠沿輸送輥道螺旋狀直線往復緩慢移動，前進或后移距離達到瓶體轉動滿一周后自動折返。

【技術特征摘要】
1.一種大容積鈦質無縫高壓氣瓶的熱處理方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一：將熱處理爐溫度控制在650～950℃；步驟二：將大容積鈦質無縫高壓氣瓶保持室溫直接進入熱處理爐，與熱處理爐進行20~50min的換熱后大容積鈦質無縫高壓氣瓶溫度達650～950℃；步驟三：使大容積鈦質無縫高壓氣瓶與熱處理爐溫度偏差不超過±20℃，保溫100~200min；步驟四：將大容積鈦質無縫高壓氣瓶移出熱處理爐，自然冷卻，直至大容積鈦質無縫高壓氣瓶溫度降至50℃，則大容積鈦質無縫高壓氣瓶的熱處理完成...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄧春鋒，張永峰，任方杰，武春學，
申請(專利權)人：洛陽雙瑞特種裝備有限公司，
類型：發明
國別省市：河南;41