CN104249116A - 热旋压芯模内加热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种热旋压芯模内加热装置，包括：接线器、引线座、支撑环、芯模、加热元件、芯模端盖、前固定座、温度控制仪、热电偶和后固定座；加热元件为螺旋形状，通过支撑环固定在芯模内部；后固定座和前固定座固定加热元件在芯模和芯模端盖上，固定加热元件随芯模作高速运转运动；热电偶补偿导线与加热元件加热线通过引线安装座引出芯模；接线器通过导线引接加热元件和温度控制仪。本发明的热旋压芯模内加热装置结构简单、操作方便，芯模、加热元件的加热温度可自动控制，加热元件的轴向、环向加热温度均匀性好、效率高，可实现旋压过程中加热元件转动与加热同时进行。

Description

热旋压芯模内加热装置
 
技术领域
本发明用于芯模预热和热旋压成型中对工件加热的自动装置，特别涉及一种热旋压芯模内加热装置。
 
背景技术
旋压技术综合了锻造、挤压、拉伸、环扎和滚压等技术的特点，它借助旋轮的进给运动，加压于随芯模旋转的金属毛坯，使其产生连续的局部塑性变形而成形为空心回转体零件。现在旋压技术已广泛应用于机械、电器、汽车及化工等行业，尤其在航空、航天及兵器工业等尖端领域也得到了很大的应用。在航空航天及军工业部门，各种高强度的回转体零件如喷气发动机的支承锥体、尾喷口、火箭发动机的鼻锥、导弹发动机的壳体等，在生产中占有很大的比重。现代航空航天飞行器及军事武器系统中大量采用了钛合金、高温合金和铌合金等高强度、耐高温材料，而这些材料在室温状态下塑性较差无法成形，往往需要热旋压才能完成。
钛合金热旋压成形加热工艺用的是喷枪火焰方式，其主要设备有乙炔（丙烷）-氧加热设备、煤气、石油液化气加热设备等，在喷枪火焰加热过程中由于燃料排气量不稳定，加之燃料气体质量的影响，燃烧时火焰大小、温度无法控制，尽而加热温度得不到控制，经常出现加热温度不足或过烧现象，毛坯在热旋过程中环向和轴向成形区温度分布不均匀、径向温度梯度差大等问题，产品合格率低，能源消耗大，浪费人力。此外，用喷枪火焰加热，还存在排放有害气体，造成环境污染和不安全因素等缺陷。
因此，业界需要用于芯模预热和热旋压成型中对工件加热的自动装置。
 
发明内容
本发明的目的是为了解决上述存在的问题，提出一种热旋压芯模内加热的自动加热控温装置，采用电阻丝加热，温度可自动调节，解决一般热旋压电加热无法与旋压过程同步进行或喷枪加热工件温度控制不准、公差达不到要求、工件的温度场不均匀等问题，提高产品的合格率。
为了达到上述发明目的，本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种热旋压芯模内加热装置，包括：接线器、引线座、支撑环、芯模、加热元件、芯模端盖、前固定座、温度控制仪、热电偶和后固定座；加热元件为螺旋形状，通过支撑环固定在芯模内部；后固定座和前固定座固定加热元件在芯模和芯模端盖上，固定加热元件随芯模作高速运转运动；热电偶补偿导线与加热元件加热线通过引线安装座引出芯模；接线器通过导线引接加热元件和温度控制仪。 
进一步，所述加热元件采用镍铬高电阻合金丝绕制成螺旋形状，镍铬合金在空气中加热后，表面形成一层较硬的三氧化二铬保护膜，具有优良的冷、热交替加热性能、抗蚀性能和高温力学性能等特点。
进一步，所述支撑环为三氧化铝材料经压注、烧结而成的柱状绝缘体，其最高使用温度大于1400℃，绝缘体上设有与加热元件相对应的固定孔、串接孔和防止单独旋转的方形凹凸台用以固定，以防止转动时加热元件震裂，这种安装方式考虑了减少绝缘体在旋转时的磨损和热胀冷缩的防护，具有安装、维修方便的优点。
进一步，所述固定加热元件随芯模作高速运转运动的转动速度                                               150rpm。
进一步，所述接线器由转子、定子、支撑轴承及导电滑体组成；转子连接引出芯模的引线安装座中加热线及导线；定子与温度控制仪通过导线相连；导电滑体表面为贵金属银合金，通过银刷引入加热电源并实现热电偶测温电信号的传送，可提高导电的可靠性和安全性。
进一步，所述温度控制仪的控制系统由可控硅调功器、智能温度控制仪表、加热电阻组成，通过温度控制仪设定加热工艺曲线，对热电偶感知的温度信号与工艺曲线之间的误差进行PID调节，并通过电流环控制芯模内加热元件的功率，实现温度自动控制。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1. 芯模、工件的加热温度可进行自动控制；
2. 工件的轴向、环向加热温度均匀性好；
3. 加热元件随芯模转动，可实现旋压过程中工件转动与加热同时进行；
4. 结构简单、操作方便、效率高。
 
附图说明
以下将结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图1是本发明热旋压芯模内加热装置结构示意图；
图2是温度控制仪的温度控制系统示意图。
 
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的优选实施例。
本发明优选实施例的热旋压芯模内加热装置，包括：接线器1、引线座2、支撑环3、芯模4、加热元件5、芯模端盖6、前固定座7、温度控制仪8、热电偶9 和后固定座10； 
加热元件5采用镍铬高电阻合金丝绕制成螺旋形状，镍铬合金在空气中加热后，表面形成一层较硬的三氧化二铬保护膜，具有优良的冷、热交替加热性能、抗蚀性能和高温力学性能等特点，通过支撑环3固定在芯模4内部。
支撑环3为三氧化铝材料经压注、烧结而成的柱状绝缘体，其最高使用温度大于1400℃，绝缘体上设有与加热元件5相对应的固定孔、串接孔和防止单独旋转的方形凹凸台用以固定，以防止转动时加热元件5震裂，这种安装方式考虑了减少绝缘体在旋转时的磨损和热胀冷缩的防护，具有安装、维修方便的优点。
后固定座10和前固定座7 固定加热元件5在芯模4和芯模端盖6上，固定加热元件5随芯模4作高速运转运动，转动速度150rpm；热电偶9补偿导线与加热元件5加热线通过引线安装座2引出芯模4；接线器1通过导线引接加热元件5和温度控制仪8。
接线器1由转子、定子、支撑轴承及导电滑体组成；转子连接引出芯模4的引线安装座2中加热线及导线；定子与温度控制仪8通过导线相连；导电滑体表面为贵金属银合金，通过银刷引入加热电源并实现热电偶9测温电信号的传送，可提高导电的可靠性和安全性。
温度控制仪8的控制系统由可控硅调功器、智能温度控制仪表、加热电阻组成，通过温度控制仪设定加热工艺曲线，对热电偶9感知的温度信号与工艺曲线之间的误差进行PID调节，并通过电流环控制芯模4内加热元件5的功率，实现温度自动控制。
本发明的热旋压芯模内加热装置结构简单、操作方便，芯模、加热元件的加热温度可自动控制，加热元件的轴向、环向加热温度均匀性好、效率高，可实现旋压过程中加热元件转动与加热同时进行。
以上实施例仅用于举例说明本发明的内容，除上述实施方式外，本发明还有其它实施方式，凡采用等同替换或等效变形方式形成的技术方案均落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种热旋压芯模内加热装置，其特征在于，包括：接线器(1)、引线座(2)、支撑环(3)、芯模(4)、加热元件(5)、芯模端盖(6)、前固定座(7)、温度控制仪(8)、热电偶(9) 和后固定座(10)； 
所述加热元件(5)为螺旋形状，通过支撑环(3)固定在芯模(4)内部；
所述后固定座(10)和前固定座(7) 固定加热元件(5)在芯模(4)和芯模端盖(6)上，固定加热元件(5) 随芯模(4)作高速运转运动；
所述热电偶(9)补偿导线与加热元件(5)加热线通过引线安装座(2)引出芯模(4)；
所述接线器(1)通过导线引接加热元件(5)和温度控制仪(8)。
2.如权利要求1所述的热旋压芯模内加热装置，其特征在于，所述加热元件(5) 采用镍铬高电阻合金丝绕制成螺旋形状。
3.如权利要求1所述的热旋压芯模内加热装置，其特征在于，所述支撑环(3)为三氧化铝材料经压注、烧结而成的柱状绝缘体，绝缘体上设有与加热元件(5)相对应的固定孔、串接孔和方形凹凸台用以固定。
4.如权利要求1所述的热旋压芯模内加热装置，其特征在于，所述固定加热元件(5) 随芯模(4)作高速运转运动的转动速度                                                150rpm。
5.如权利要求1所述的热旋压芯模内加热装置，其特征在于，所述接线器(1)由转子、定子、支撑轴承及导电滑体组成；
转子连接引出芯模(4)的引线安装座(2)中加热线及导线；定子与温度控制仪(8)通过导线相连；导电滑体表面为贵金属银合金，通过银刷引入加热电源并实现热电偶(9)测温电信号的传送。
6.如权利要求1所述的热旋压芯模内加热装置，其特征在于，所述温度控制仪(8)的控制系统由可控硅调功器、智能温度控制仪表、加热电阻组成，通过温度控制仪(8)设定加热工艺曲线，对热电偶(9)感知的温度信号与工艺曲线之间的误差进行PID调节，并通过电流环控制芯模(4)内加热元件(5)的功率，实现温度自动控制。
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