CN103350280A - 真空双室扩散连接装置及利用其进行扩散连接的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开真空双室扩散连接装置及利用其进行扩散连接的方法，其中真空双室扩散连接装置包括内室，所述内室分割为可启闭的高温室和常温室，所述高温室与所述常温室之间可启闭地连通，所述高温室和常温室分别与高温真空获得系统和常温真空获得系统连通，所述高温室内设置有上模组件和下模组件，所述常温室设置移动工件的机械手，所述机械手在所述高温室和常温室内移动，所述高温室内设置有加热装置。本发明的真空双室扩散连接装置结构合理，节省能源，连接效率高。
Description
技术领域
本发明涉及连接装置，特别涉及真空双室扩散连接装置。
本发明还涉及扩散连接的方法，特别涉及利用上述真空双室扩散连接装置进行扩散连接的方法。
背景技术
目前的单室真空扩散连接设备通常采用装炉→抽真空→加温→加压→扩散连接→降温→出炉的操作程序，装备在升温及降温的过程中工件也随之升温或者降温，工件材料的晶粒度的增大与材料在高温环境中逗留时间长短成正比关系，而晶粒度的增大对金属材料性能产生负面影响，对钛合金材料尤其明显。理想状态下的钛合金材料扩散连接过程应该是在最短的时间里将材料加温至扩散连接的温度，在扩散连接完成后在允许的温度范围内尽快至常温环境下，这样既完成了扩散连接又将晶粒度的增大控制在最小范围内。该种扩散连接也可以称之为扩散焊接。
发明内容
本发明是为了解决上述现有技术中的不足而完成的，本发明的目的是提供结构合理，节省能源，连接效率高的真空双室扩散连接装置。其充分运用了钛合金在扩散连接中的物理特性，最大地保存了钛合金的优良特性，使所应用的发动机达到最大效能和最大寿命
本发明的真空双室扩散连接装置，包括内室，所述内室分割为可启闭的高温室和常温室，所述高温室与所述常温室之间可启闭地连通，所述高温室和常温室分别与高温真空获得系统和常温真空获得系统连通，所述高温室内设置有上模组件和下模组件，所述常温室设置有移动工件的机械手，所述机械手在所述高温室和常温室内移动，所述高温室内设置有加热装置。
本发明的真空双室扩散连接装置还可以是：
所述高温室与常温室之间通过可开启和关闭的高温室炉门可启闭连接。
所述常温室最外端设置有开启或封闭常温室的常温室炉门。
所述常温室内设置有用于搁置工件的工作台，所述机械手设置于所述工作台上方。
所述上模组件包括上平台及上模，所述下模组件包括下平台及下模，所述上模固定在所述上平台底端，所述下模固定在所述下平台顶端，所述上模组件沿铅垂方向上下移动。
所述加热装置可以环设在所述高温室内壁上或者高温室内部。
本发明的真空双室扩散连接装置，其包括内室，所述内室分割为可启闭的高温室和常温室，所述高温室与所述常温室之间可启闭地连通，所述高温室和常温室分别与高温真空获得系统和常温真空获得系统连通，所述高温室内设置有上模组件和下模组件，所述常温室设置有移动工件的机械手，所述机械手在所述高温室和常温室内移动，所述高温室内设置有加热装置。这样，由于在加工好工件后，再放入需要加工的工件时和取出加工工件的时候仅仅是常温室部分开启，变为非真空状态，而高温室依旧为高温真空状态，而封闭常温室后抽真空之后再开启高温室与常温室的连通，将工件用机械手移至高温室，封闭高温室，由于之前的常温室也为真空状态，因此，在移动工件的时候仅仅有温度的损失，真空度保持预定真空度不变，因此有效节省能源，仅仅是加热装置加热一下即可达到预定高温温度，之后在真空状态下进行扩散连接，扩散连接后，高温室与常温室的连通再次开启，将工件移出至常温室，由于常温室一直保持真空状态，因此，封闭常温室和高温室之间连通后，高温室依旧保持真空状态，温度下降较小，方便下一工件进行扩散连接，而处于常温室的工件在常温室开启后取出并放入新的需要加工的工件方便进行扩散连接加工，相对于现有技术的整体放入腔室后抽真空升温扩散连接，之后降温开启单腔室再放入工件，再次抽真空升温的单室而言，本发明的真空双室扩散连接装置整体节省50%以上的能源，加热效率提高一倍以上，而且操作容易，结构合理。
本发明的另一目的是提供利用上述结构合理、节省能源、扩散效率高的真空双室扩散连接装置进行扩散连接的方法。
本发明利用真空双室扩散连接装置进行扩散连接的方法，包括以下步骤：
A．开启常温室炉门，将工件放入常温室内，关闭常温室炉门和高温室炉门，封闭常温室和高温室，高温真空获得系统和常温真空获得系统同时运行开始分别对封闭的常温室和高温室抽真空，使常温室和高温室均达到目标真空度；
B．加热装置加热升温，使得高温室内温度达到预定高温温度；
C．开启高温室炉门，使用机械手夹持工件，并将工件从常温室移至高温室内的下模具组件上，机械手退回常温室内；
D．关闭高温室炉门，上模组件下降压住工件，保持高温室内压力和真空度不变，加热装置加热，当温度达到预定高温温度时，在真空条件下，对位于高温室内的工件进行扩散连接；
E．开启高温室炉门，上模组件上升，机械手移动至高温室内，夹持工件，将工件从高温室移动至常温室，关闭高温室炉门；
F．加工后工件温度降低至预定低温温度后，开启常温室炉门，取出工件，并将下一个需要扩散连接的工件放入常温室，关闭常温室炉门，常温室真空获得系统运行，对常温室抽真空，常温室达到目标真空度后，重复B、C、D和E步骤对新放入的工件在真空条件下扩散连接；
G.依次重复F，直至所有需要加工的工件全部扩散连接完毕。
本发明利用真空双室扩散连接装置进行扩散连接的方法，由于采用了上述步骤，因此，加工时至少高温室的真空状态一直保持预定真空度和预定的高温温度，工件进入后不需要再重新抽真空并从常温加热，因此，有效节省能源，提高扩散连接效率，而且成本降低，结构合理。
附图说明
图1本发明真空双室扩散连接装置实施例示意图。
图2本发明真空双室扩散连接装置工件放入或取出示意图。
图3本发明真空双室扩散连接装置封闭常温室和高温室示意图。
图4本发明真空双室扩散连接装置高温室与常温室连通示意图。
图5本发明真空双室扩散连接装置扩散连接示意图。
图6本发明真空双室扩散连接装置工件从高温室移送至常温室示意图。
图号说明
1…高温室 2…常温室 3…高温室炉门
4…高温真空获得系统 5…常温真空获得系统 6…工作台
7…机械手 8…加热装置 9…常温室炉门
10…上平台 11…上模 12…下平台
13…下模 14…工件
具体实施方式
下面结合附图的图1至图6对本发明的真空双室扩散连接装置及利用其进行扩散连接的方法作进一步详细说明。
本发明的真空双室扩散连接装置，请参考图1至图6，包括内室，所述内室分割为可启闭的高温室1和常温室2，所述高温室1与所述常温室2之间可启闭地连通，所述高温室1和常温室2分别与高温真空获得系统4和常温真空获得系统5连通，所述高温室1内设置有上模组件和下模组件，所述常温室2设置移动工件14的机械手7，所述机械手7在所述高温室1和常温室2内移动，所述高温室1内设置有加热装置8。机械手7用来移动工件14，而工件14一般为多层结构，在高温室内约束在上模组件和下模组件之间，在真空高温状态下，施加预定压力，各相邻层的预定连接区相互扩散，最终连接在一起，也可以称之为扩散焊接。这样，由于在加工好工件后，再放入需要加工的工件14时和取出加工工件14的时候仅仅是常温室2部分开启，变为非真空状态，而高温室1依旧为高温真空状态，而封闭常温室2后抽真空之后再开启高温室1与常温室2的连通，将工件14用机械手7移至高温室1，封闭高温室1，由于之前的常温室2也为真空状态，因此，在移动工件14的时候仅仅有温度的损失，真空度保持预定真空度不变，因此有效节省能源，仅仅是加热装置8加热一下即可达到预定高温温度，之后在真空状态下进行扩散连接，扩散连接完成后，高温室1与常温室2的连通再次开启，将工件14移出至常温室2，由于常温室2一直保持真空状态，因此，封闭常温室2和高温室1之间连通后，高温室1依旧保持真空状态，温度下降较小，方便下一工件14进行扩散连接，而处于常温室2的工件14在常温室2开启后取出并放入新的需要加工的工件14方便进行扩散连接加工，相对于现有技术的整体放入腔室后抽真空升温扩散连接，之后降温开启整体腔室再放入工件14再次抽真空升温整体腔室而言，本发明的真空双室扩散连接装置整体节省50%以上的能源，加热效率提高一倍以上，而且操作容易，结构合理。
本发明的真空双室扩散连接装置，请参考图1至图6，在前面技术方案的基础上具体可以是所述高温室1与常温室2之间通过可开启和关闭的高温室炉门3可启闭连接。当高温室炉门3开启时，高温室1与常温室2连通，当高温室炉门3关闭时，高温室1与常温室2各自封闭。保证高温室1内的温度和真空度。当然高温室炉门3可以是上升出内室或下降入内室，也可以是在内室左后滑动的炉门。当然还可以是其他结构的，只要是能开启或关闭高温室1与常温室2之间的连通均可。更进一步优选的技术方案为所述常温室2最外端设置有开启或封闭常温室2的常温室炉门9。这样常温室炉门9开启时，常温室2对外开放，工件14可以取出或放入。常温室炉门9关闭时，常温室2封闭，不对外开放，可以抽真空。当然常温室炉门9也可以是上升或下降封闭常温室2，还可以是左右滑动开启或关闭常温室2。
本发明的真空双室扩散连接装置，请参考图1至图6，在前面所述的技术方案的基础上，还可以是所述常温室2内设置有用于搁置工件14的工作台6，所述机械手7设置于所述工作台6上方。这样，方便机械手7夹持工件14并带动工件14移动至高温室1。还可以是所述上模组件包括上平台10及上模11，所述下模组件包括下平台12及下模13，所述上模11固定在所述上平台10底端，所述下模13固定在所述下平台12顶端，所述上模组件沿铅垂方向上下移动。上平台10带动上模11上下移动，而下平台12则是支撑下模13，加工时工件14位于上模11与下模13之间，在高温和真空条件下扩散连接。还可以是所述加热装置8可以环设在所述高温室1内壁上或者高温室1内部。只要是可以将高温室1温度升至预定高温温度均可，环设在高温室1内壁上或者高温室1内部的优点是加热均匀，升温迅速。
本发明的利用前述的真空双室扩散连接装置进行扩散连接的方法，请参考图1至图6，包括以下步骤：
A．开启常温室炉门9，将工件14放入常温室2内，关闭常温室炉门9和高温室炉门3，封闭常温室2和高温室1，高温真空获得系统4和常温真空获得系统5同时运行开始分别对封闭的常温室2和高温室1抽真空，使得常温室2和高温室1均达到目标真空度；
B．加热装置8加热升温，使得高温室1内温度达到预定高温温度；
C．开启高温室炉门3，使用机械手7夹持工件14并将工件14从常温室2移至高温室1内的下模13具组件上，机械手7退回常温室2；
D．关闭高温室炉门3，上模组件下降压住工件14，保持高温室内压力和真空度不变，加热装置8加热，当温度达到预定高温温度时，在真空条件下，对位于高温室1内的工件14进行扩散连接；
E．开启高温室炉门3，上模组件上升，机械手7移动至高温室1内，夹持工件14，将工件14从高温室1移动至常温室2，关闭高温室炉门3；
F．加工后工件温度降低至预定低温温度时，开启常温室炉门9，取出工件14，并将下一个需要扩散连接的工件14放入常温室2，关闭常温室炉门，常温室真空获得系统5运行，对常温室2抽真空，常温室2达到目标真空度后，重复B、C、D和E步骤对新放入的工件14在真空条件下扩散连接；
G.依次重复F，直至所有需要加工的工件14全部扩散连接完毕。
本发明利用真空双室扩散连接装置进行扩散连接的方法，由于采用了上述步骤，因此，工作时至少高温室1的真空状态一直保持预定真空度（预定真空度为9.9x10-1Pa以上）和预定高温温度（预定高温温度为500℃以上），工件14进入后不需要再重新抽真空并从常温加热，因此有效节省能源，提高扩散连接效率，而且成本降低，结构合理。而在真空状态下工件14降温至预定低温温度（预定低温温度为低于200℃），常温室不需要加热升温，冷却速度快，工件14生产效率高。
本发明的利用前述的真空双室扩散连接装置进行扩散连接的方法，请参考图1至图6，在前面技术方案的基础上还可以是在常温室2内所述工件14放置在工作台6上，在所述高温室1内，所述工件14搁置在下模13组件的下模13上。这样方便进行扩散连接。还可以是所述高温室炉门3上升开启高温室1，使得高温室1与所述常温室2连通，所述高温室炉门3下降封闭高温室1，使得所述高温室1与所述常温室2断开连通。当然还可以是左右滑动开启和关闭高温室1和常温室2之间的连通。
上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的全部保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所作出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1.真空双室扩散连接装置，其特征在于：包括内室，所述内室分割为可启闭的高温室和常温室，所述高温室与所述常温室之间可启闭地连通，所述高温室和常温室分别与高温真空获得系统和常温真空获得系统连通，所述高温室内设置有上模组件和下模组件，所述常温室设置移动工件的机械手，所述机械手在所述高温室和常温室内移动，所述高温室内设置有加热装置。
2.根据权利要求1所述的真空双室扩散连接装置，其特征在于：所述高温室与常温室之间通过可开启和关闭的高温室炉门可启闭连接。
3.根据权利要求2所述的真空双室扩散连接装置，其特征在于：所述常温室最外端设置有开启或封闭常温室的常温室炉门。
4.根据权利要求1或2或3所述的真空双室扩散连接装置，其特征在于：所述常温室内设置有用于搁置工件的工作台，所述机械手设置于所述工作台上方。
5.根据权利要求1或2或3所述的真空双室扩散连接装置，其特征在于：所述上模组件包括上平台及上模，所述下模组件包括下平台及下模，所述上模固定在所述上平台底端，所述下模固定在所述下平台顶端，所述上模组件沿铅垂方向上下移动。
6.根据权利要求1或2或3所述的真空双室扩散连接装置，其特征在于：所述加热装置可以环设在所述高温室内壁上或者高温室内部。
7.利用权利要求1或2或3或4所述的真空双室扩散连接装置进行扩散连接的方法，其特征在于：包括以下步骤：
A．开启常温室炉门，将工件放入常温室内，关闭常温室炉门和高温室炉门，封闭常温室和高温室，高温真空获得系统和常温真空获得系统同时运行分别对封闭的常温室和高温室抽真空，使常温室和高温室均达到目标真空度；
B．加热装置加热升温，使得高温室内温度达到预定高温温度；
C．开启高温室炉门，使用机械手夹持工件，并将工件从常温室移至高温室内的下模具组件上，机械手退回常温室内；
D．关闭高温室炉门，上模组件下降压住工件，保持高温室内压力和真空度不变，加热装置加热，当温度达到预定高温温度时，在真空条件下，对位于高温室内的工件进行扩散连接；
E．开启高温室炉门，上模组件上升，机械手移动至高温室内，夹持工件，将工件从高温室移动至常温室，关闭高温室炉门；
F．加工后工件温度降低至预定低温温度时，开启常温室炉门，取出工件，并将下一个需要扩散连接的工件放入常温室，关闭常温室炉门，常温室真空获得系统运行，对常温室抽真空，常温室达到目标真空度后，重复B、C、D和E步骤对新放入的工件在真空条件下扩散连接；
G.依次重复F，直至所有需要加工的工件全部扩散连接完毕。
8.根据权利要求7所述的利用真空双室扩散连接装置进行扩散连接的方法，其特征在于：在常温室内所述工件放置在工作台上，在所述高温室内，所述工件搁置在下模具组件的下模具上。
9.根据权利要求7所述的利用真空双室扩散连接装置进行扩散连接的方法，其特征在于：所述高温室炉门上升开启高温室，使得高温室与所述常温室连通，所述高温室炉门下降封闭高温室，使得所述高温室与所述常温室断开连通。
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