阅读说明：本技术 一种焊接式闭式叶轮的热处理方法 (Heat treatment method of welded closed impeller ) 是由 潘峰 于 2020-05-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种焊接式闭式叶轮的热处理方法,该方法包括炸盐处理、酸洗处理、一次水洗、热风干燥、固溶处理、一次低温淬火、高温人工时效、二次水洗、二次低温淬火、低温人工时效等步骤。本发明采用高温人工时效、低温人工时效和二次低温淬火处理,并配合两次冷热水交替清洗来保证处理后工件的强度和硬度要求,相较于传统的热处理工艺,本发明具有操作简单、成本低廉、工时短、效率高等优点,且经过处理后的铝合金闭式叶轮在保证尺寸精度的前提下还具备高硬度的要求。(The invention discloses a heat treatment method of a welded closed impeller, which comprises the steps of salt blasting treatment, acid pickling treatment, primary water washing, hot air drying, solid solution treatment, primary low-temperature quenching, high-temperature artificial aging, secondary water washing, secondary low-temperature quenching, low-temperature artificial aging and the like. The invention adopts high-temperature artificial aging, low-temperature artificial aging and secondary low-temperature quenching treatment, and is matched with twice cold and hot water alternate cleaning to ensure the strength and hardness requirements of the treated workpiece.)

一种焊接式闭式叶轮的热处理方法

技术领域

本发明涉及机械加工及处理技术领域，具体涉及一种焊接式闭式叶轮的热处 理方法。

背景技术

闭式叶轮作为透平机械的关键部件，如离心机整体叶轮、舰船用喷水推进器 叶轮等。广泛地用于航空、航天(液体火箭泵)、航海、军事、科研、精密器械、 高精医疗设备等领域，其质量直接影响其空气动力性能和机械效率。

目前，闭式叶轮的加工方式主要有以下三种：

1.整体铸造成型，即采用熔模精铸进行成型，虽然工艺简单，大，但成品零 件材料组织较为疏松，强度较差，承载能力较低；

2.直接机械加工成型，采用圆柱形棒料机械加工成型，制造技术难度大，该 类叶轮对叶轮结构有一定的局限性，如流道不宜过窄、叶片扭曲率不能过大等， 否则刀具无法进入，自然就无法进行切削加工；

3.焊接成型，焊接成型是目前闭式叶轮加工的主要手段，它受叶片、流道宽 窄的影响较小，该方法焊接流道宽度最窄可达0.6mm的闭式叶轮。焊接方式主要 采用的是盐浴钎焊，而该方式焊接的叶轮往往会对材料的硬度有一定的影响，焊 后难以保证材料原有的硬度值。以往盐浴钎焊后零件材料的硬度值都是通过热处 理：淬火—回火—时效来保证的，采用这种方法，零件的加工质量难以控制，如 淬火容易造成零件材料出现裂纹或出现脱焊现象，另外零件的加工周期长、成本 高，难以满足目前军工产品高速发展的需求。

发明内容

本发明旨在提供一种焊接式闭式叶轮的热处理方法，以解决闭式叶轮在进行 热处理时容易出现的淬火容易造成零件材料出现裂纹或出现脱焊现象、加工周期 长、加工成本高、硬度达不到要求等问题。

本发明是通过如下技术方案予以实现的:

一种焊接式闭式叶轮的热处理方法，该方法包括以下步骤：

(1)炸盐处理：将焊接后的铝合金闭式叶轮工件从盐浴炉中取出，在2min 之内，放入100℃的沸水中进行炸盐处理，时间控制在30～50min；

(2)酸洗处理：将炸盐处理后的工件采用酸溶液冲洗，冲洗时间为20～30min；

(3)一次水洗：将酸洗后的工件采用热水和冷水交替清洗，优选的交替清洗 次数为2次；

(4)热风干燥：采用温度为60～80℃的热风干燥工件；

(5)固溶处理：将工件在400～420℃的温度下保温2.5～3h进行固溶处理；

(6)一次低温淬火：将固溶处理后的工件冷却至200～230℃，达到温度后 在1min内放入水温为15～20℃的蒸馏水中浸泡一次并立刻取出，然后冷却至室 温；

(7)高温人工时效：将一次低温淬火后的工件加热到130～145℃，保温8～ 9h；

(8)二次水洗：工件冷却至室温后采用热水和冷水交替清洗，优选的交替清 洗次数为1次；

(9)二次低温淬火：将工件在1min内放入水温为15～20℃的蒸馏水中浸泡 一次并立刻取出，然后冷却至室温；

(10)低温人工时效：将二次低温淬火后的工件加热到55～60℃，保温2～ 3h；

(11)检测入库：低温人工时效后工件冷却至室温并进行硬度检测，硬度≥ 10HB的工件油封入库。

优选的,所述步骤(3)分为以下步骤：

(3-1)采用温度为70℃的蒸馏水清洗工件，时间为5～10min；

(3-2)采用温度为15℃的蒸馏水清洗工件，时间为15～20min；

(3-3)采用温度为45℃的蒸馏水清洗工件，时间为8～12min；

(3-4)采用温度为10℃的蒸馏水清洗工件，时间为20～25min。

优选的,所述步骤(8)分为以下步骤：

(8-1)采用温度为60℃的蒸馏水清洗工件，时间为40～45min；

(8-2)采用温度为18℃的蒸馏水清洗工件，时间为60～120min。

优选的,所述步骤(5)中,从常温升到400～420℃固溶前分为多个升温阶段, 具体分为以下步骤：

(5-1)将工件在10～20min内从室温加热到120～135℃，保温0.5～1h；

(5-2)将工件在3～5min内从120～135℃加热到180～190℃，保温1～1.5h；

(5-3)将工件在8～10min内从180～190℃加热到200～230℃，保温1～1.5h；

(5-4)将工件升温到400～420℃的温度下保温2.5～3h进行固溶处理。

优选的,所述步骤(2)中采用的酸溶液为浓度8～12％的氯化氢溶液。

本发明的有益效果体现如下：

与现有技术相比，本发明提供的焊接式闭式叶轮的热处理方法，采用高温人 工时效、低温人工时效和二次低温淬火处理，并配合两次冷热水交替清洗来保证 处理后工件的强度和硬度要求，相较于传统的热处理工艺，本发明具有操作简单、 成本低廉、工时短、效率高等优点，且经过处理后的铝合金闭式叶轮在保证尺寸 精度的前提下还具备高硬度的要求。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。

实施例1：

炸盐处理：将焊接后的铝合金闭式叶轮工件从盐浴炉中取出，在2min之内， 放入100℃的沸水中进行炸盐处理，时间控制在50min；

酸洗处理：将炸盐处理后的工件采用酸溶液冲洗，酸溶液为浓度12％的氯化 氢溶液，冲洗时间为30min；

一次水洗：将酸洗后的工件采用热水和冷水交替清洗2次，具体为：采用温 度为70℃的蒸馏水清洗工件，时间为10min；采用温度为15℃的蒸馏水清洗工件， 时间为20min；采用温度为45℃的蒸馏水清洗工件，时间为12min；采用温度为10℃ 的蒸馏水清洗工件，时间为25min；

热风干燥：采用温度为80℃的热风干燥工件；

固溶处理：将工件在420℃的温度下保温3h进行固溶处理，具体为将工件在 20min内从室温加热到135℃，保温1h；将工件在5min内从135℃加热到190℃，保 温1.5h；将工件在10min内从190℃加热到230℃，保温1.5h，然后升温到420℃的 温度下保温3h；

一次低温淬火：将固溶处理后的工件冷却至230℃，达到温度后在1min内放 入水温为20℃的蒸馏水中浸泡一次并立刻取出，然后冷却至室温；

高温人工时效：将一次低温淬火后的工件加热到145℃，保温9h；

二次水洗：工件冷却至室温后采用采用热水和冷水交替清洗1次，具体为： 采用温度为60℃的蒸馏水清洗工件，时间为45min；采用温度为18℃的蒸馏水清 洗工件，时间为120min；

二次低温淬火：将工件在1min内放入水温为20℃的蒸馏水中浸泡一次并立刻 取出，然后冷却至室温；

低温人工时效：将二次低温淬火后的工件加热到60℃，保温3h；

检测入库：低温人工时效后工件冷却至室温并进行硬度检测，硬度≥10HB 的工件油封入库。

实施例2：

炸盐处理：将焊接后的铝合金闭式叶轮工件从盐浴炉中取出，在2min之内， 放入100℃的沸水中进行炸盐处理，时间控制在30min；

酸洗处理：将炸盐处理后的工件采用酸溶液冲洗，酸溶液为浓度8％的氯化氢 溶液，冲洗时间为20min；

一次水洗：将酸洗后的工件采用热水和冷水交替清洗2次，具体为：采用温 度为70℃的蒸馏水清洗工件，时间为5min；采用温度为15℃的蒸馏水清洗工件， 时间为15min；采用温度为45℃的蒸馏水清洗工件，时间为8min；采用温度为10℃ 的蒸馏水清洗工件，时间为20min；

热风干燥：采用温度为60℃的热风干燥工件；

固溶处理：将工件在400℃的温度下保温2.5h进行固溶处理，具体为：将工 件在10min内从室温加热到120℃，保温0.5h；将工件在3min内从120℃加热到 180℃，保温1h；件工件在8min内从180℃加热到200℃，保温1h，然后升温到400℃ 的温度下保温2.5h；

一次低温淬火：将固溶处理后的工件冷却至200℃，达到温度后在1min内放 入水温为15℃的蒸馏水中浸泡一次并立刻取出，然后冷却至室温；

高温人工时效：将一次低温淬火后的工件加热到130℃，保温8h；

二次水洗：工件冷却至室温后采用采用热水和冷水交替清洗1次，具体为： 采用温度为60℃的蒸馏水清洗工件，时间为40min；采用温度为18℃的蒸馏水清 洗工件，时间为60min；

二次低温淬火：将工件在1min内放入水温为15℃的蒸馏水中浸泡一次并立刻 取出，然后冷却至室温；

低温人工时效：将二次低温淬火后的工件加热到55℃，保温2h；

检测入库：低温人工时效后工件冷却至室温并进行硬度检测，硬度≥10HB 的工件油封入库。

实施例3：

炸盐处理：将焊接后的铝合金闭式叶轮工件从盐浴炉中取出，在2min之内， 放入100℃的沸水中进行炸盐处理，时间控制在40min；

酸洗处理：将炸盐处理后的工件采用酸溶液冲洗，酸溶液为浓度10％的氯化 氢溶液，冲洗时间为25min；

一次水洗：将酸洗后的工件采用热水和冷水交替清洗2次，具体为：采用温 度为70℃的蒸馏水清洗工件，时间为6min；采用温度为15℃的蒸馏水清洗工件， 时间为17min；采用温度为45℃的蒸馏水清洗工件，时间为10min；采用温度为10℃ 的蒸馏水清洗工件，时间为23min；

热风干燥：采用温度为70℃的热风干燥工件；

固溶处理：将工件在410℃的温度下保温2.8h进行固溶处理，具体为：将工 件在15min内从室温加热到130℃，保温0.6h；将工件在4min内从125℃加热到 188℃，保温1.2h；件工件在8.5min内从184℃加热到220℃，保温1.4h，然后升 温到410℃的温度下保温2.8h；

一次低温淬火：将固溶处理后的工件冷却至210℃，达到温度后在1min内放 入水温为18℃的蒸馏水中浸泡一次并立刻取出，然后冷却至室温；

高温人工时效：将一次低温淬火后的工件加热到140℃，保温8.5h；

二次水洗：工件冷却至室温后采用采用热水和冷水交替清洗1次，具体为： 采用温度为60℃的蒸馏水清洗工件，时间为42min；采用温度为18℃的蒸馏水清 洗工件，时间为90min；

二次低温淬火：将工件在1min内放入水温为17℃的蒸馏水中浸泡一次并立刻 取出，然后冷却至室温；

低温人工时效：将二次低温淬火后的工件加热到58℃，保温2.5h；

检测入库：低温人工时效后工件冷却至室温并进行硬度检测，硬度≥10HB 的工件油封入库。

以上为本实施例的工作原理和结构特点，凡是依据本结构方案制作的该类装 置，均属本发明的保护范围。