(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210711507.2 (22)申请日 2022.06.22 (71)申请人 钢铁研究总院有限公司 地址 100081 北京市海淀区学院南路76号 (72)发明人 闫永明　尉文超　孙挺　何肖飞　 李晓源　徐乐　王毛球　时捷　 (74)专利代理 机构 北京华谊知识产权代理有限 公司 11207 专利代理师 刘月娥 (51)Int.Cl. C21D 11/00(2006.01) C21D 9/40(2006.01) C21D 6/00(2006.01) C21D 1/18(2006.01) C21D 1/28(2006.01)C21D 1/74(2006.01) C22C 38/02(2006.01) C22C 38/04(2006.01) C22C 38/44(2006.01) C22C 38/46(2006.01) C22C 38/48(2006.01) C23C 8/22(2006.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于模拟预测的薄壁圆环类零件的热处理 变形控制方法 (57)摘要 一种基于模拟预测的薄壁圆环类零件的热 处理变形控制方法， 属于环类零件的热处理技术 领域。 步骤包括： 建立材料数据库， 计算界面对流 换热系数， 装炉方式和机加余量模拟， 工装设计 和实验验证， 机加余量实验验证。 结合模拟计算 提出淬火工装及机加余量优化方案， 在解读热处 理变形机理的基础上， 考虑经济性和制造效率， 实现了如液力变矩器内环增加其薄壁上方的厚 度至11mm， 能有效减小翘曲变形； 主动锥齿轮轴 承座增加其内腔厚度至130mm， 可有效控制椭圆 度； 有针对性的提出反变形补偿方案并优化零部 件毛坯尺 寸， 大幅度提高了该类零件的生产合格 率， 并改善 了产品的质量 一致性和精度稳定性。 权利要求书2页 说明书8页 附图7页 CN 115029544 A 2022.09.09 CN 115029544 A 1.一种基于模拟预测的薄壁圆环类零件的热处理变形控制方法， 其特征在于， 工艺步 骤及控制的技 术参数如下： 步骤S1： 建立材料数据库， 薄壁圆环类零件选用17Cr2Ni2MoVNb钢制造， 对 17Cr2Ni2MoVNb钢的性能参数进行测定， 建立17Cr2Ni2MoVNb钢的材料数据库， 包括密度、 弹 性模量、 泊松比、 热膨胀系数、 热扩散系数、 热导率、 比热容、 相变潜热、 应力应变曲线、 相膨 胀系数、 T TT和CCT曲线； 步骤S2： 计算界面对流换热系数： 测定淬火介质的冷却特性曲线并通过反传热计算得 到界面对流换 热系数； 步骤S3： 装炉方式和机加余量模拟： 采用液力变矩器内环和主动锥齿轮轴承座进行模 拟； 首先对内环和轴承座划分有限元网格， 并建立以不同工装位置和重力加载方式的多种 装炉方式和机加余量的仿真模型， 并以前述步骤得到的材料数据库和工艺边界条件进 行仿 真模拟， 得到所述薄壁圆环类零件形变最小的最佳装炉方式和机加余 量； 步骤S4： 工装设计和实验验证： 根据模拟的装炉方式设计工装和加工制造， 并开展热处 理实验验证； 步骤S5： 机加余 量实验验证： 根据模拟的最佳机加余 量开展热处 理和机加工艺验证。 2.根据权利要求1所述的热处理变形控制方法， 其特征在于， 步骤S1中材料数据库的建 立是基于Thermal  Prophet热处理专业软件， 所用热物性参数以温度 ‑碳含量‑组织性能参 数的函数 形式输入。 3.根据权利要求1所述的热处理变形控制方法， 其特征在于， 在步骤S3中， 内环和轴承 座有限元网格划分的方法包括： 自由网格划分、 自适应网格划分、 特 征结构偏移、 网格映射。 4.根据权利要求1所述的热处理变形控制方法， 其特征在于， 液力变矩器 内环的结构包 括阶梯轴(1)、 轴承孔(2)、 圆盖板(3)， 步骤S3中， 模拟出内环的装炉方式为横放， 机加余量 为内环圆盖 板φ215m m处的机加余 量增加至11mm。 5.根据权利要求1所述的热处理变形控制方法， 其特征在于， 步骤S4中， 设计用于所述 薄壁圆环类零件淬火的装炉辅具， 所述装炉辅具包括： 底板及支撑座， 底板为长方体， 支撑 座上半部分为向下 凹陷的半圆环， 半圆环的内圆环直径大于或等于所述薄壁圆环类零件的 外圆柱面， 支撑座的下半部分为长方形立柱且与上半部分的半圆环相切， 支撑座的半圆环 与长方形立柱连接在一起， 底板与长方形立柱连接在一起， 薄壁圆环类零件与支撑座的半 圆环组合在一 起。 6.根据权利要求5所述的热处理变形控制方法， 其特征在于， 所述装炉辅具包括多个支 撑座。 7.根据权利要求5所述的的热处理变形控制方法， 其特征在于， 所述底板上加工镂 空出 与内环外径相等的圆柱面。 8.根据权利 要求5所述的热处理变形控制方法， 其特征在于， 所述立柱(4)、 支撑座(5)、 底板(6)均采用ZG40 Cr25Ni20Si耐热钢制成。 9.根据权利要求4所述的热处理变形控制方法， 其特征在于， 增加薄圆环类零件液力变 矩器内环薄壁圆盖 板(3)上方阶梯轴(2)处的机加余 量1～5mm。 10.根据权利要求书1所述的热处理变形控制方法， 其特征在于， 拓展薄壁圆环类零 件—主动锥齿轮轴承座， 模拟出在主动锥齿轮轴承座最佳的装炉方式为横放且机加余量是权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115029544 A 2在下端面加厚内环直径， 从133mm加厚到130mm， 通过装炉方式与机加余量结合的方式有效 解决了薄板圆环类零件变形超标的问题。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115029544 A 3