[发明专利]用于改进铸件热处理的方法

说明书

用于改进铸件热处理的方法，其包括：获得给定设计的多个未经处理铸件；采集未经处理铸件的三维表面测量值以确定基准形状；获得具有第一支撑轮廓的第一支撑夹具，该第一支撑轮廓构造成在热处理期间支撑铸件；并且实施热处理方案到支撑在第一支撑夹具上的第一铸件。该方法还包括：采集第一铸件的三维表面测量值以确定其处理后的形状；将基准形状与第一铸件的处理后的形状进行比较；并且识别作为在热处理期间的不充分的支撑或定位的结果的尺寸变形。该方法继续获得具有与第一支撑轮廓不同的第二支撑轮廓的第二支撑夹具，实施热处理方案到支撑在第二支撑夹具上的第二铸件，采集第二铸件的三维表面测量值以确定其处理后的形状，将基准形状与第二铸件的处理后的形状进行比较，然后识别尺寸变形的减小，以验证尺寸变形至少部分地是由于在热处理方案期间的不充分的支撑或定位而造成的。

技术领域

本发明总体涉及用于改进铸件在热处理周期(诸如固溶热处理、淬火和老化处理)期间的热处理的方法，并且特别涉及用于改进以HPDC过程形成的铸件的热处理的方法。

背景技术

历史上，对于已经以高压压铸(high pressure die cast，简写成HPDC)过程形成以提高其在高需求应用中的冶金性能和性能的薄壁铝合金铸件，其热处理存在难题并且通常导致缺陷部件和高废品率。例如，这些类型的铸件通常具有复杂的形状、表面特征、孔隙以及其横截面厚度方面的变化，这使得难以在典型的大批量生产过程期间以统一的方式对铸件施加热处理。已经发现，在热处理期间，不平等地施加的热处理通常会在合金材料的整个厚度上或在横跨广阔区域产生很大的温度梯度，其导致在热处理完成并且铸件已经冷却到环境平衡温度后在铸件材料内保持设定的尺寸变形。另外，如果在诸如固溶热处理周期之类的热处理期间不能适当地支撑铸件，则该铸件也会特别容易变形，这会使其温度升高到较高的水平，使合金材料软化并允许薄壁部分在其自重下下垂或在较重的重叠部分的重量下挠曲或屈曲。无论由温度梯度还是由下垂或屈曲引起热处理后铸件的尺寸变形，只要该热处理后铸件的尺寸变形超过预定公差，该铸件通常就会被报废。

先前用于通过改进型铸件支撑系统控制在固溶热处理期间产生的下垂、挠曲或屈曲的尝试包括未示出但是本领域技术人员已知的全位置夹具，其在紧接在将铸件从压模中取出之后紧紧地或以严格的公差围绕该铸件夹紧，然后在整个热处理期间与铸件一起行进，以刚性地支撑并约束铸件，来减少可能使金属部件脱离尺寸公差的下垂和其他变形。然而，随着铸件复杂性和变化增加，全位置夹具变得更加难以制造，并且由于它们的存在而通常会阻碍或阻止热流体流向铸件材料的各个部分，从而加大部件内的温度梯度。这会导致内部应力的形成，从而引起铸件在热处理完成后将全位置夹具取出时弯曲变形。

另外，以下的先前尝试也取得了有限的成功：该尝试用于在热处理(其将大的和/或快速的温度变化施加到部件(例如固溶热处理和淬火))期间控制热流体(诸如热空气、冷却空气、水、油、乙二醇等)向铸件的施加，以减少或避免在部件内和整个部件上产生大的温度梯度。

发明内容

简而言之，本公开的一个实施例包括一种用于改进铸件(特别是大批量生产铸件)的热处理以增强冶金性能的方法。该方法包括以下步骤：获得给定铸件设计的多个未经处理铸件；然后采集未经处理铸件的三维表面测量值以确定铸件的基准三维形状。该方法还包括：获得具有第一支撑轮廓的第一支撑夹具，该第一支撑轮廓被构造成支撑一个或多个热处理区域内的铸件；并且然后将热处理方案实施到支撑在一个或多个热处理区域内的第一支撑夹具上的第一铸件。该方法还包括：采集第一铸件的三维表面测量值以确定其处理后的三维形状；将基准形状与第一铸件的处理后的形状进行比较；并且然后识别作为热处理方案期间支撑或定位不足的结果的第一铸件中的一个或多个可校正尺寸变形。然后，该方法继续执行以下步骤：获得第二支撑夹具，该第二支撑夹具被构造成用不同于第一支撑轮廓的第二支撑轮廓来支撑铸件；将热处理方案实施到支撑在第二支撑夹具上的第二铸件。该方法还包括以下步骤：采集第二铸件的三维表面测量值以确定其处理后的三维形状；将基准形状与第二铸件的处理后的形状进行比较；并且然后识别尺寸变形的减小，以验证尺寸变形至少部分是由于在热处理方案期间支撑或定位不足而造成的。