CN102896186B - 钛及钛合金u型弯管精整定型的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钛及钛合金U型弯管精整定型的方法，将钛及钛合金U型弯管置于交变磁场中，使钛及钛合金U型弯管产生同频率的感应电流，集肤效应使钛及钛合金U型弯管表面迅速加热，达到消除残余应力、精整定型的效果。本发明还公开了一种钛及钛合金U型弯管精整定型的装置，包括：定位组件、推进组件和感应器，定位组件固定钛及钛合金U型弯管，感应器连接高频交流电产生交变磁场，推进组件将定位组件推入或拉出感应器。本发明钛及钛合金U型弯管精整定型的方法及其装置通过快速、高效加热的方式消除钛及钛合金U型弯管弯曲应力并精确定型，解决了钛及钛合金U型弯管弯曲不到位，误差偏大，弯曲处应力集中等问题。

Description

钛及钛合金U型弯管精整定型的方法及其装置

技术领域

本发明涉及金属加工领域，特别是涉及钛及钛合金U型弯管精整定型的方法及其装置。

背景技术

钛及钛合金作为换热元件具有很多优点：耐腐蚀性好；管壁可以比较薄，提高了换热效果；表面光洁，无垢层；密度小，强度高，可使设备体积小，重量轻。因此广泛应用于舰船、电力、石油开采、化工、海洋工程、冶金等领域。

在多类钛制换热器中，U型弯管换热器是常见的形式之一。但是钛及钛合金变形抗力大，制得的U型弯管回弹现象严重，给弯管加工带来困难。常见的问题有：弯曲半径增大，两腿长不能平行，穿管困难等。

另一方面，对钛及钛合金U管单纯冷加工精整，难以精确定型，必须施以一定外部加热。传统的方式采用电接触加热或燃烧加热钛及钛合金U管，温度过高、污染重，且钛的化学活性较高，高温下易与空气中氧、氮、氢等气体发生氧化反应，产生脆性化合物。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中钛及钛合金U型弯管定型困难且高温下易被气体氧化的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种钛及钛合金U型弯管精整定型的方法，将钛及钛合金U型弯管置于交变磁场中，使钛及钛合金U型弯管产生同频率的感应电流，集肤效应使钛及钛合金U型弯管表面迅速加热，达到消除残余应力、精整定型的效果。

在一个优选实施方式中，钛及钛合金U型弯管在惰性气体中加热。

在一个优选实施方式中，该惰性气体为氩气。

本发明还提供了一个技术方案：一种钛及钛合金U型弯管精整定型的装置，包括：定位组件、推进组件和感应器，定位组件固定钛及钛合金U型弯管，感应器连接高频交流电产生交变磁场，推进组件将定位组件推入或拉出感应器。

在一个优选实施方式中，感应器包括一个或多个感应线圈。

在一个优选实施方式中，感应线圈为U型。

在一个优选实施方式中，钛及钛合金U型弯管精整定型的装置进一步包括惰性气体充气组件。

在一个优选实施方式中，该惰性气体为氩气。

在一个优选实施方式中，定位组件包括基板和多个定位销。基板开槽，定位销可在基板的槽中移动。

本发明钛及钛合金U型弯管精整定型的方法及其装置，通过快速、高效加热的方式消除钛及钛合金U型弯管弯曲应力并精确定型，解决了钛及钛合金U型弯管弯曲不到位，误差偏大，弯曲处应力集中等问题。

附图说明

图1是本发明钛及钛合金U型弯管精整定型装置感应器的俯视图；

图2是本发明钛及钛合金U型弯管精整定型装置感应器的侧视图；

图3是本发明钛及钛合金U型弯管精整定型装置定位组件的示意图；

图4是本发明钛及钛合金U型弯管精整定型装置推进组件的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本发明钛及钛合金U型弯管精整定型的方法是将钛及钛合金U型弯管置于感应器中加热。感应器不直接产热，而是在通电后产生交变磁场，使钛及钛合金U型弯管产生同频率的感应电流。根据集肤效应，感应电流将集中在钛及钛合金U型弯管表面流过,使其表面迅速加热升温，达到消除残余应力、精整定型的效果。

整个加热过程中，钛及钛合金U型弯管处于惰性气体保护气氛中。惰性气体通常选用氩气。

感应器请参阅图1和图2，感应器包括一个或多个感应线圈1。感应线圈1是连通高频交流电（1000～30000Hz或更高)的空心铜管。将钛及钛合金U型弯管放入感应线圈1中，感应线圈1通电所产生的交变磁场在钛及钛合金U型弯管中产生出同频率的感应电流。利用集肤效应，可使钛及钛合金U型弯管表面迅速加热，从而达到消除应力的目的。感应器加热取代氧气、乙炔等气体燃烧加热的方式，无明火，环保安全。

感应器的控制单元可调节控制加热时间、功率、保温时间等，简化人工操作。调至所需加热温度、功率，弯管可在10秒左右迅速升温至400～500℃（或所需温度），从而达到消除残余应力，快速精确定型的效果。

感应器的加热电源2可将市电电源的220V交流电转化为36V高频（1000～30000Hz或更高)交流电输入感应线圈1。

充气组件请参阅图1和图2，充气组件包括设在感应器上的惰性气体充气口3和气体保护罩4。气体保护罩4罩住感应线圈1，仅留一小口供定位组件推进或拉出，可使惰性气体与空气隔离。惰性气体充气口3设在气体保护罩4上。

另外，充气组件还向待加工的钛及钛合金U型弯管的一个管口通惰性气体。如此，在整个升温加热、保温定型过程中，钛及钛合金U型弯管工件始终处于惰性气体保护气氛中，避免了钛管材表面氧化污染。

惰性气体可选用氩气或其他气体。

定位组件和推进组件请参阅图4，定位组件包括基板5和定位销6。取一定厚度及强度的耐高温绝缘板材，作为定型的基板5。在基板5上加工一定尺寸的、带圆弧的槽。定位销6包括无磁耐热不锈钢材质的螺栓、螺母及其耐高温绝缘外套。定位销6在基板5的槽中移动，可根据加工要求调节尺寸，将需要加热定型的钛及钛合金U型弯管固定在基板5上。

请参阅图4，推进组件为一带轮的小车7，定位组件的中心放置在此推进组件上，两端悬空。小车7可进可退，如此将定位组件悬空的一端连同钛及钛合金U型弯管的弯头部分送入或拉出感应器。

本发明钛及钛合金U型弯管精整定型的方法及其装置采取超音频感应加热，多点圆弧式精确定位，并备有充气组件，可充氩气等惰性气体保护加热。本发明快速、高效加热消除钛及钛合金U型弯管弯曲应力，并精确定型，同时有效地避免了钛管高温氧化。解决了钛及钛合金U型弯管弯曲不到位，误差偏大，弯曲处应力集中等问题。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种钛及钛合金U型弯管精整定型的装置，包括：定位组件、推进组件和感应器，所述定位组件固定钛及钛合金U型弯管，所述感应器连接高频交流电产生交变磁场，所述推进组件为一带轮的小车，定位组件的中心放置在推进组件上，两端悬空，小车可进可退，从而将定位组件悬空的一端连同钛及钛合金U型弯管的弯头部分送入或拉出感应器，其特征在于，所述钛及钛合金U型弯管精整定型的装置进一步包括惰性气体充气组件，所述惰性气体充气组件包括设在感应器上的惰性气体充气口和气体保护罩，气体保护罩罩住感应线圈，仅留一小口供定位组件推进或拉出，可使惰性气体与空气隔离；惰性气体充气口设在气体保护罩上。

2.根据权利要求1所述的钛及钛合金U型弯管精整定型的装置，其特征在于：所述感应器包括一个或多个感应线圈。

3.根据权利要求2所述的钛及钛合金U型弯管精整定型的装置，其特征在于：所述感应线圈为U型。

4.根据权利要求1所述的钛及钛合金U型弯管精整定型的装置，其特征在于：所述钛及钛合金U型弯管精整定型的装置进一步包括氩气充气组件。

5.根据权利要求1所述的钛及钛合金U型弯管精整定型的装置，其特征在于：所述定位组件包括基板和多个定位销，所述基板有槽，所述定位销可在所述基板的槽中移动。