一種鈦合金薄壁構件熱旋壓精確控溫方法
2023-06-02 00:47:31
一種鈦合金薄壁構件熱旋壓精確控溫方法
【專利摘要】一種鈦合金薄壁構件熱旋壓精確控溫方法，本發明屬於金屬材料塑性加工的難變形材料精密熱成形【技術領域】，涉及一種鈦合金薄壁迴轉體構件熱旋壓的溫度控制方法。本發明的目的是要解決現有鈦合金薄壁構件熱旋壓過程中存在無法達到精確控溫的問題。方法：在熱旋壓過程中，利用紅外熱成像設備對鈦合金坯料變形區進行實時監控，根據紅外熱成像設備反饋的鈦合金坯料變形區實際溫度，利用局部加熱設備對鈦合金坯料變形區的溫度進行實時調節，將鈦合金坯料變形區的溫度控制在一定範圍內，即實現鈦合金薄壁構件熱旋壓精確控溫,得到鈦合金薄壁構件。本發明主要用於鈦合金薄壁構件熱旋壓過程精確控溫。
【專利說明】一種鈦合金薄壁構件熱旋壓精確控溫方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於金屬材料塑性加工的難變形材料精密熱成形【技術領域】，涉及一種鈦合金薄壁迴轉體構件熱旋壓的溫度控制方法。
【背景技術】
[0002]在鈦合金薄壁構件熱旋壓成形過程中，由於鈦合金較低的導熱係數，容易產生溫度不均勻現象，導致關鍵部位成形性能差異而影響工藝穩定性。傳統測溫方法是採用接觸式熱電偶進行間斷測量，具有較大的局限性。旋壓成形過程是一個動態過程，坯料隨旋壓芯軸以一定的轉速轉動，很難採用接觸式熱電偶進行實時溫度採集，而鈦合金熱旋壓工藝中，坯料不同部位要求不同的溫度區間，溫度參數是一個關鍵因素。熱旋壓成形工藝的加熱手段比較成熟的是火焰噴槍加熱系統，而火焰噴槍加熱系統具有較大的靈活度，穩定性較差，這對旋壓工藝帶來不利因素。因此現有鈦合金薄壁構件熱旋壓過程中存在無法達到精確控溫的問題。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是要解決現有鈦合金薄壁構件熱旋壓過程中存在無法達到精確控溫的問題，而提供一種鈦合金薄壁構件熱旋壓精確控溫方法。
[0004]一種鈦合金薄壁構件熱旋壓精確控溫方法，具體是按以下步驟完成的:在熱旋壓過程中，利用紅外熱成像設備對鈦合金坯料變形區進行實時監控，根據紅外熱成像設備反饋的鈦合金坯料變形區實際溫度，利用局部加熱設備對鈦合金坯料變形區的溫度進行實時調節，將鈦合金坯料變形區的溫度控制在650?750°C，即實現鈦合金薄壁構件熱旋壓精確控溫，得到鈦合金薄壁構件。
[0005]本發明優點:本發明實現了熱旋壓成形過程的實時溫度數據監測；獲得成形過程溫度變化曲線，為後續分析提供數據支持；基於紅外熱成像系統獲得的實時數據，為旋壓加熱系統的參數調節提供依據，穩定了加熱系統的調節範圍，提高了加熱系統穩定性和可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]圖1是試驗一操作過程流程示意圖；
[0007]圖2是試驗一所述的鈦合金薄壁構件熱旋壓精確控溫裝置的結構示意圖。
[0008]圖3是試驗一待熱旋壓的鈦合金坯料的變形區溫度-時間曲線圖。
【具體實施方式】
[0009]【具體實施方式】一:本實施方式是一種鈦合金薄壁構件熱旋壓精確控溫方法，具體是按以下步驟完成的:在熱旋壓過程中，利用紅外熱成像設備對鈦合金坯料變形區進行實時監控，根據紅外熱成像設備反饋的鈦合金坯料變形區實際溫度，利用局部加熱設備對鈦合金坯料變形區的溫度進行實時調節，將鈦合金坯料變形區的溫度控制在650?750°C，SP實現鈦合金薄壁構件熱旋壓精確控溫，得到鈦合金薄壁構件。
[0010]本實施方式實現熱旋壓成形過程的溫度實時採集，根據獲得的實時溫度數據對加熱設備參數進行有效快速調節，進而使鈦合金熱旋壓成形的溫度參數控制在目標區間，提高工藝穩定性，改善旋壓成形質量。為此，本實施方式提出一種鈦合金大型薄壁迴轉體構件熱旋壓精確控溫方法，採用紅外線熱成像進行實時溫度監測，通過加熱系統的火焰反饋實時調節加熱設備參數，實現鈦合金薄壁構件熱旋壓精確控溫，提高成形質量和工藝穩定性。
[0011]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一的不同點是:所述的紅外熱成像設備包括紅外線測溫裝置和紅外線成像系統，通過紅外線成像系統顯示紅外線測溫裝置檢測溫度。其他與【具體實施方式】一相同。
[0012]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二之一不同點是:所述的局部加熱設備包括加熱裝置、燃料提供裝置和燃料流速控制裝置，通過調整燃料流速控制裝置控制燃料提供裝置燃料的流速，實現加熱裝置的溫度調整。其他與【具體實施方式】一相同。
[0013]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同點是:鈦合金薄壁構件熱旋壓精確控溫方法是按以下步驟完成的:一、安裝:將待熱旋壓的鈦合金坯料安裝至旋壓模具上，將紅外熱成像設備的紅外線測溫裝置對正待熱旋壓的鈦合金坯料的變形區，局部加熱設備的加熱裝置對正待熱旋壓的鈦合金坯料的變形區；二、校準:利用接觸式熱電偶溫度計檢測待熱旋壓的鈦合金坯料變形區的溫度，得到溫度A，通過利用紅外熱成像設備檢測待熱旋壓的鈦合金坯料變形區的溫度，得到溫度B，當溫度A古溫度B時，調整紅外熱成像設備，至溫度A=溫度B為止；三、加熱:開啟局部加熱設備對待熱旋壓的鈦合金坯料變形區進行加熱，同時通過紅外熱成像設備進行實時監控，加熱至待熱旋壓的鈦合金坯料變形區的溫度為650?750°C ；四、熱旋壓:當待熱旋壓的鈦合金坯料變形區的溫度為650?750°C時，開始進行熱旋壓，熱旋壓過程中通過紅外熱成像設備進行實時監控，根據紅外熱成像設備反饋的待熱旋壓的鈦合金坯料變形區實際溫度，利用局部加熱設備對待熱旋壓的鈦合金坯料變形區的溫度進行調節，將待熱旋壓的鈦合金坯料變形區的溫度控制在650?750°C，直至熱旋壓全部完成為止，即實現鈦合金薄壁構件熱旋壓精確控溫，得到鈦合金薄壁構件。
[0014]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】四的不同點是:步驟一中將待熱旋壓的鈦合金坯料安裝至旋壓模具上，將紅外熱成像設備的紅外線測溫裝置對正待熱旋壓的鈦合金坯料的變形區，且在熱旋壓過程中紅外熱成像設備的紅外線測溫裝置與旋壓機的旋輪軸向進給同向同速移動，局部加熱設備的加熱裝置對正待熱旋壓的鈦合金坯料的變形區。其他與【具體實施方式】四相同。
[0015]採用下述試驗驗證本發明效果
[0016]試驗一:一種鈦合金薄壁構件熱旋壓精確控溫方法是按以下步驟完成的:一、安裝:將待熱旋壓的鈦合金坯料安裝至鈦合金薄壁構件熱旋壓精確控溫裝置的旋壓動力系統3上，將紅外線測溫裝置2對正待熱旋壓的鈦合金坯料的變形區，且在熱旋壓過程中紅外線測溫裝置2與旋壓動力系統3的旋輪同向同速移動，燒炬10對正待熱旋壓的鈦合金坯料的變形區；二、校準:利用接觸式熱電偶溫度計檢測待熱旋壓的鈦合金坯料變形區的溫度，得到溫度A，利用紅外線測溫裝置2檢測在紅外線成像系統11顯待熱旋壓的鈦合金坯料變形區的溫度，得到溫度B，當溫度A古溫度B時，調整紅外線測溫裝置2，至溫度A=溫度B為止；三、加熱:開啟加熱系統12，利用燒炬10對待熱旋壓的鈦合金坯料變形區進行加熱，同時通過紅外線測溫裝置2和紅外線成像系統11進行實時監控，加熱至待熱旋壓的鈦合金坯料變形區的溫度為650?750°C ;四、熱旋壓:當待熱旋壓的鈦合金坯料變形區的溫度為650?750°C時，開始進行熱旋壓，熱旋壓過程中通過紅外線測溫裝置2和紅外線成像系統11進行實時監控，根據紅外線成像系統11反饋的待熱旋壓的鈦合金坯料變形區實際溫度，調整燒炬10和加熱系統12對待熱旋壓的鈦合金坯料變形區的溫度進行調節，將待熱旋壓的鈦合金坯料變形區的溫度控制在650?750°C，直至熱旋壓全部完成為止，即實現鈦合金薄壁構件熱旋壓精確控溫，得到鈦合金薄壁構件。
[0017]本試驗步驟一中所述的待熱旋壓的鈦合金還料為內徑為0300mm、壁厚IOmm的TA 15鈦合金初始坯料。
[0018]本試驗步驟一中所述的紅外線測溫裝置與待熱旋壓的鈦合金坯料的變形區的垂直距離為2m。
[0019]本試驗的具體操作過程如圖1所示，圖1是本試驗操作過程流程示意圖。
[0020]圖2是本試驗所述的鈦合金薄壁構件熱旋壓精確控溫裝置的結構示意圖，圖中I為移動測溫模塊，2為紅外線測溫裝置，3為旋壓動力系統，4為旋輪控制系統，5為旋輪，6為芯軸，7為待熱旋壓的鈦合金坯料，8為待熱旋壓的鈦合金坯料的變形區，9為隨動加熱機構，10為燒炬，11為紅外線成像系統，12為加熱系統；
[0021]由紅外線測溫裝置2和紅外線成像系統11組成紅外熱成像設備，紅外線測溫裝置2和紅外線成像系統11連接，通過紅外線成像系統11顯示紅外線測溫裝置2檢測溫度；
[0022]移動測溫模塊I由第一移動測溫模塊支架1-1、第二移動測溫模塊支架1-2和連接杆1-3，第一移動測溫模塊支架1-1安裝在旋壓動力系統3上，第二移動測溫模塊支架1-2安裝在旋輪控制系統4上，且第二移動測溫模塊支架1-2隨旋輪控制系統4同向同速移動，紅外線測溫裝置2套裝在連接杆1-3上；
[0023]由隨動加熱機構9和燒炬10組成加熱裝置，隨動加熱機構9由第一隨動加熱機構支架9-1、第二隨動加熱機構支架9-2和隨動加熱機構連接杆9-3組成，燒炬10套裝在隨動加熱機構連接杆9-3上，第一隨動加熱機構支架9-1安裝在旋壓動力系統3上，第二隨動加熱機構支架9-2安裝在旋輪控制系統4上，且第二隨動加熱機構支架9-2隨旋輪控制系統4同向同速移動；
[0024]加熱系統12由燃料提供裝置12-1和燃料流速控制裝置12-2組成。
[0025]經過本試驗熱旋壓後得到的內徑為0300mm、壁厚2±0.Imm的鈦合金薄壁迴轉體構件。
[0026]本試驗成形過程中待熱旋壓的鈦合金薄壁構件的變形區溫度變化如圖3所示，圖3是本試驗待熱旋壓的鈦合金薄壁構件的變形區溫度-時間曲線圖，通過圖3可知成形過程約330s，其中O?60s為成形區預熱時間，溫度達到目標溫度後旋壓旋輪開始進給運動，310?330s為成形結束，加熱設備停止後坯料溫度變化。
【權利要求】
1.一種鈦合金薄壁構件熱旋壓精確控溫方法，其特徵在於鈦合金薄壁構件熱旋壓精確控溫方法是按以下步驟完成的:在熱旋壓過程中，利用紅外熱成像設備對鈦合金坯料變形區進行實時監控，根據紅外熱成像設備反饋的鈦合金坯料變形區實際溫度，利用局部加熱設備對鈦合金坯料變形區的溫度進行實時調節，將鈦合金坯料變形區的溫度控制在650?7500C，即實現鈦合金薄壁構件熱旋壓精確控溫，得到鈦合金薄壁構件。
2.根據權利要求1所述的一種鈦合金薄壁構件熱旋壓精確控溫方法，其特徵在於所述的紅外熱成像設備包括紅外線測溫裝置和紅外線成像系統，通過紅外線成像系統顯示紅外線測溫裝置檢測溫度。
3.根據權利要求2所述的一種鈦合金薄壁構件熱旋壓精確控溫方法，其特徵在於所述的局部加熱設備包括加熱裝置、燃料提供裝置和燃料流速控制裝置，通過調整燃料流速控制裝置控制燃料提供裝置燃料的流速，實現加熱裝置的溫度調整。
4.根據權利要求3所述的一種鈦合金薄壁構件熱旋壓精確控溫方法，其特徵在於鈦合金薄壁構件熱旋壓精確控溫方法是按以下步驟完成的:一、安裝:將待熱旋壓的鈦合金坯料安裝至旋壓模具上，將紅外熱成像設備的紅外線測溫裝置對正待熱旋壓的鈦合金坯料的變形區，局部加熱設備的加熱裝置對正待熱旋壓的鈦合金坯料的變形區；二、校準:利用接觸式熱電偶溫度計檢測待熱旋壓的鈦合金坯料變形區的溫度，得到溫度A，通過利用紅外熱成像設備檢測待熱旋壓的鈦合金坯料變形區的溫度，得到溫度B，當溫度A古溫度B時，調整紅外熱成像設備，至溫度A=溫度B為止；三、加熱:開啟局部加熱設備對待熱旋壓的鈦合金坯料變形區進行加熱，同時通過紅外熱成像設備進行實時監控，加熱至待熱旋壓的鈦合金坯料變形區的溫度為650?750°C ;四、熱旋壓:當待熱旋壓的鈦合金坯料變形區的溫度為650?750°C時，開始進行熱旋壓，熱旋壓過程中通過紅外熱成像設備進行實時監控，根據紅外熱成像設備反饋的待熱旋壓的鈦合金坯料變形區實際溫度，利用局部加熱設備對待熱旋壓的鈦合金坯料變形區的溫度進行調節，將待熱旋壓的鈦合金坯料變形區的溫度控制在650?750°C，直至熱旋壓全部完成為止，即實現鈦合金薄壁構件熱旋壓精確控溫，得到鈦合金薄壁構件。
5.根據權利要求4所述的一種鈦合金薄壁構件熱旋壓精確控溫方法，其特徵在於步驟一中將待熱旋壓的鈦合金坯料安裝至旋壓模具上，將紅外熱成像設備的紅外線測溫裝置對正待熱旋壓的鈦合金坯料的變形區，且在熱旋壓過程中紅外熱成像設備的紅外線測溫裝置與旋壓機的旋輪軸向進給同向同速移動，局部加熱設備的加熱裝置對正待熱旋壓的鈦合金坯料的變形區。
【文檔編號】B21D22/14GK103706716SQ201410010282
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2014年1月9日 優先權日:2014年1月9日
【發明者】徐文臣, 趙小凱, 單德彬, 陳宇, 張治朋 申請人:哈爾濱工業大學