CN103706716B - 一种钛合金薄壁构件热旋压精确控温方法 - Google Patents
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Abstract
一种钛合金薄壁构件热旋压精确控温方法，本发明属于金属材料塑性加工的难变形材料精密热成形技术领域，涉及一种钛合金薄壁回转体构件热旋压的温度控制方法。本发明的目的是要解决现有钛合金薄壁构件热旋压过程中存在无法达到精确控温的问题。方法：在热旋压过程中，利用红外热成像设备对钛合金坯料变形区进行实时监控，根据红外热成像设备反馈的钛合金坯料变形区实际温度，利用局部加热设备对钛合金坯料变形区的温度进行实时调节，将钛合金坯料变形区的温度控制在一定范围内，即实现钛合金薄壁构件热旋压精确控温,得到钛合金薄壁构件。本发明主要用于钛合金薄壁构件热旋压过程精确控温。
Description
技术领域
本发明属于金属材料塑性加工的难变形材料精密热成形技术领域，涉及一种钛合金薄壁回转体构件热旋压的温度控制方法。
背景技术
在钛合金薄壁构件热旋压成形过程中，由于钛合金较低的导热系数，容易产生温度不均匀现象，导致关键部位成形性能差异而影响工艺稳定性。传统测温方法是采用接触式热电偶进行间断测量，具有较大的局限性。旋压成形过程是一个动态过程，坯料随旋压芯轴以一定的转速转动，很难采用接触式热电偶进行实时温度采集，而钛合金热旋压工艺中，坯料不同部位要求不同的温度区间，温度参数是一个关键因素。热旋压成形工艺的加热手段比较成熟的是火焰喷枪加热系统，而火焰喷枪加热系统具有较大的灵活度，稳定性较差，这对旋压工艺带来不利因素。因此现有钛合金薄壁构件热旋压过程中存在无法达到精确控温的问题。
发明内容
本发明的目的是要解决现有钛合金薄壁构件热旋压过程中存在无法达到精确控温的问题，而提供一种钛合金薄壁构件热旋压精确控温方法。
一种钛合金薄壁构件热旋压精确控温方法，具体是按以下步骤完成的：在热旋压过程中，利用红外热成像设备对钛合金坯料变形区进行实时监控，根据红外热成像设备反馈的钛合金坯料变形区实际温度，利用局部加热设备对钛合金坯料变形区的温度进行实时调节，将钛合金坯料变形区的温度控制在650～750℃，即实现钛合金薄壁构件热旋压精确控温,得到钛合金薄壁构件。
本发明优点：本发明实现了热旋压成形过程的实时温度数据监测；获得成形过程温度变化曲线，为后续分析提供数据支持；基于红外热成像系统获得的实时数据，为旋压加热系统的参数调节提供依据，稳定了加热系统的调节范围，提高了加热系统稳定性和可靠性。
附图说明
图1是试验一操作过程流程示意图；
图2是试验一所述的钛合金薄壁构件热旋压精确控温装置的结构示意图。
图3是试验一待热旋压的钛合金坯料的变形区温度-时间曲线图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式是一种钛合金薄壁构件热旋压精确控温方法，具体是按以下步骤完成的：在热旋压过程中，利用红外热成像设备对钛合金坯料变形区进行实时监控，根据红外热成像设备反馈的钛合金坯料变形区实际温度，利用局部加热设备对钛合金坯料变形区的温度进行实时调节，将钛合金坯料变形区的温度控制在650～750℃，即实现钛合金薄壁构件热旋压精确控温,得到钛合金薄壁构件。
本实施方式实现热旋压成形过程的温度实时采集，根据获得的实时温度数据对加热设备参数进行有效快速调节，进而使钛合金热旋压成形的温度参数控制在目标区间，提高工艺稳定性，改善旋压成形质量。为此，本实施方式提出一种钛合金大型薄壁回转体构件热旋压精确控温方法，采用红外线热成像进行实时温度监测，通过加热系统的火焰反馈实时调节加热设备参数，实现钛合金薄壁构件热旋压精确控温，提高成形质量和工艺稳定性。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的红外热成像设备包括红外线测温装置和红外线成像系统，通过红外线成像系统显示红外线测温装置检测温度。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：所述的局部加热设备包括加热装置、燃料提供装置和燃料流速控制装置，通过调整燃料流速控制装置控制燃料提供装置燃料的流速，实现加热装置的温度调整。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：钛合金薄壁构件热旋压精确控温方法是按以下步骤完成的：一、安装：将待热旋压的钛合金坯料安装至旋压模具上，将红外热成像设备的红外线测温装置对正待热旋压的钛合金坯料的变形区，局部加热设备的加热装置对正待热旋压的钛合金坯料的变形区；二、校准：利用接触式热电偶温度计检测待热旋压的钛合金坯料变形区的温度，得到温度A，通过利用红外热成像设备检测待热旋压的钛合金坯料变形区的温度，得到温度B，当温度A≠温度B时，调整红外热成像设备，至温度A=温度B为止；三、加热：开启局部加热设备对待热旋压的钛合金坯料变形区进行加热，同时通过红外热成像设备进行实时监控，加热至待热旋压的钛合金坯料变形区的温度为650～750℃；四、热旋压：当待热旋压的钛合金坯料变形区的温度为650～750℃时，开始进行热旋压，热旋压过程中通过红外热成像设备进行实时监控，根据红外热成像设备反馈的待热旋压的钛合金坯料变形区实际温度，利用局部加热设备对待热旋压的钛合金坯料变形区的温度进行调节，将待热旋压的钛合金坯料变形区的温度控制在650～750℃，直至热旋压全部完成为止，即实现钛合金薄壁构件热旋压精确控温，得到钛合金薄壁构件。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四的不同点是：步骤一中将待热旋压的钛合金坯料安装至旋压模具上，将红外热成像设备的红外线测温装置对正待热旋压的钛合金坯料的变形区，且在热旋压过程中红外热成像设备的红外线测温装置与旋压机的旋轮轴向进给同向同速移动，局部加热设备的加热装置对正待热旋压的钛合金坯料的变形区。其他与具体实施方式四相同。
采用下述试验验证本发明效果
试验一：一种钛合金薄壁构件热旋压精确控温方法是按以下步骤完成的：一、安装：将待热旋压的钛合金坯料安装至钛合金薄壁构件热旋压精确控温装置的旋压动力系统3上，将红外线测温装置2对正待热旋压的钛合金坯料的变形区，且在热旋压过程中红外线测温装置2与旋压动力系统3的旋轮同向同速移动，烧炬10对正待热旋压的钛合金坯料的变形区；二、校准：利用接触式热电偶温度计检测待热旋压的钛合金坯料变形区的温度，得到温度A，利用红外线测温装置2检测在红外线成像系统11显待热旋压的钛合金坯料变形区的温度，得到温度B，当温度A≠温度B时，调整红外线测温装置2，至温度A=温度B为止；三、加热：开启加热系统12，利用烧炬10对待热旋压的钛合金坯料变形区进行加热，同时通过红外线测温装置2和红外线成像系统11进行实时监控，加热至待热旋压的钛合金坯料变形区的温度为650～750℃；四、热旋压：当待热旋压的钛合金坯料变形区的温度为650～750℃时，开始进行热旋压，热旋压过程中通过红外线测温装置2和红外线成像系统11进行实时监控，根据红外线成像系统11反馈的待热旋压的钛合金坯料变形区实际温度，调整烧炬10和加热系统12对待热旋压的钛合金坯料变形区的温度进行调节，将待热旋压的钛合金坯料变形区的温度控制在650～750℃，直至热旋压全部完成为止，即实现钛合金薄壁构件热旋压精确控温，得到钛合金薄壁构件。
本试验步骤一中所述的待热旋压的钛合金坯料为内径为壁厚10mm的TA15钛合金初始坯料。
本试验步骤一中所述的红外线测温装置与待热旋压的钛合金坯料的变形区的垂直距离为2m。
本试验的具体操作过程如图1所示，图1是本试验操作过程流程示意图。
图2是本试验所述的钛合金薄壁构件热旋压精确控温装置的结构示意图，图中1为移动测温模块，2为红外线测温装置，3为旋压动力系统，4为旋轮控制系统，5为旋轮，6为芯轴，7为待热旋压的钛合金坯料，8为待热旋压的钛合金坯料的变形区，9为随动加热机构，10为烧炬，11为红外线成像系统，12为加热系统；
由红外线测温装置2和红外线成像系统11组成红外热成像设备，红外线测温装置2和红外线成像系统11连接，通过红外线成像系统11显示红外线测温装置2检测温度；
移动测温模块1由第一移动测温模块支架1-1、第二移动测温模块支架1-2和连接杆1-3，第一移动测温模块支架1-1安装在旋压动力系统3上，第二移动测温模块支架1-2安装在旋轮控制系统4上，且第二移动测温模块支架1-2随旋轮控制系统4同向同速移动，红外线测温装置2套装在连接杆1-3上；
由随动加热机构9和烧炬10组成加热装置，随动加热机构9由第一随动加热机构支架9-1、第二随动加热机构支架9-2和随动加热机构连接杆9-3组成，烧炬10套装在随动加热机构连接杆9-3上，第一随动加热机构支架9-1安装在旋压动力系统3上，第二随动加热机构支架9-2安装在旋轮控制系统4上，且第二随动加热机构支架9-2随旋轮控制系统4同向同速移动；
加热系统12由燃料提供装置12-1和燃料流速控制装置12-2组成。
经过本试验热旋压后得到的内径为壁厚2±0.1mm的钛合金薄壁回转体构件。
本试验成形过程中待热旋压的钛合金薄壁构件的变形区温度变化如图3所示，图3是本试验待热旋压的钛合金薄壁构件的变形区温度-时间曲线图，通过图3可知成形过程约330s，其中0～60s为成形区预热时间，温度达到目标温度后旋压旋轮开始进给运动，310～330s为成形结束，加热设备停止后坯料温度变化。
Claims (2)
1.一种钛合金薄壁构件热旋压精确控温方法，其特征在于钛合金薄壁构件热旋压精确控温方法是按以下步骤完成的：一、安装：将待热旋压的钛合金坯料安装至旋压模具上，将红外热成像设备的红外线测温装置对正待热旋压的钛合金坯料的变形区，局部加热设备的加热装置对正待热旋压的钛合金坯料的变形区；二、校准：利用接触式热电偶温度计检测待热旋压的钛合金坯料变形区的温度，得到温度A，通过利用红外热成像设备检测待热旋压的钛合金坯料变形区的温度，得到温度B，当温度A≠温度B时，调整红外热成像设备，至温度A＝温度B为止；三、加热：开启局部加热设备对待热旋压的钛合金坯料变形区进行加热，同时通过红外热成像设备进行实时监控，加热至待热旋压的钛合金坯料变形区的温度为650～750℃；四、热旋压：当待热旋压的钛合金坯料变形区的温度为650～750℃时，开始进行热旋压，热旋压过程中通过红外热成像设备进行实时监控，根据红外热成像设备反馈的待热旋压的钛合金坯料变形区实际温度，利用局部加热设备对待热旋压的钛合金坯料变形区的温度进行调节，将待热旋压的钛合金坯料变形区的温度控制在650～750℃，直至热旋压全部完成为止，即实现钛合金薄壁构件热旋压精确控温，得到钛合金薄壁构件；
所述的红外热成像设备包括红外线测温装置和红外线成像系统，通过红外线成像系统显示红外线测温装置检测温度；
所述的局部加热设备包括加热装置、燃料提供装置和燃料流速控制装置，通过调整燃料流速控制装置控制燃料提供装置燃料的流速，实现加热装置的温度调整。
2.根据权利要求1所述的一种钛合金薄壁构件热旋压精确控温方法，其特征在于步骤一中将待热旋压的钛合金坯料安装至旋压模具上，将红外热成像设备的红外线测温装置对正待热旋压的钛合金坯料的变形区，且在热旋压过程中红外热成像设备的红外线测温装置与旋压机的旋轮轴向进给同向同速移动，局部加热设备的加热装置对正待热旋压的钛合金坯料的变形区。
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