CN104624765B - 一种异种金属复合旋压过程的旋转加热和控温装置 - Google Patents

Abstract

一种异种金属复合旋压过程的旋转加热和控温装置，它涉及异种金属材料塑性复合成形领域。该装置解决异种金属材料复合旋压工艺中芯轴及管坯的精确控温问题。方案：芯轴的端头通过连接接头与芯轴集电环连接器连接，芯轴集电环连接器的内部开有用于置入热电偶线和加热棒电源线的通孔，芯轴集电环连接器的另一端固定有四路集电环，四路集电环中的两路连接加热棒电源线，四路集电环中剩余的两路连接芯轴引过来的热电偶线，芯轴集电环与碳刷架通过碳刷上的弹簧压紧连接实现导电作用，碳刷中的两路将加热棒连接到智能温控仪的电流输出端，碳刷中的剩余两路将热电偶线连接到智能温控仪的反馈输入端。本发明用于异种金属复合旋压过程的旋转加热和控温。

Description

一种异种金属复合旋压过程的旋转加热和控温装置

技术领域

本发明涉及异种金属材料塑性复合成形领域，更具体的涉及一种异种金属复合旋压过程的旋转加热和控温装置。

背景技术

全球低碳经济的发展对石油化工、海洋开发、核能利用、家用电器和国防工业的管道输送技术提出了更高的要求。与传统单一金属管相比，异种金属复合管同时兼具各种基材的最佳性能，如同时具备高强度、耐高温、耐腐蚀、抗磨损等性能，并显著降低贵金属和稀有金属的使用量，可广泛应用于输送用管、热交换器用管、医疗器械管等领域。在异种金属复合管的制造技术中，强力旋压以工艺灵活、工装简单、成本低、省力、效率高等优点而具有独特的优势。在异种金属复合旋压过程中，由于材料性能的差异，为了保证变形协调并提高复合质量，经常需要采用热旋方式成形。目前热旋成形的加热方式以火焰加热为主，采用火焰喷枪分别加热芯轴和坯料，具有方法简单、加热效率较高、加热温度范围大等优点。但异种金属复合旋压时为了保证复合质量，对复合变形温度范围和温度均匀性要求非常严格，而火焰加热存在加热精度低、加热温度波动大且难以精确控制等缺点，使得其难以用于异种金属复合热旋成形。另外，旋压过程中随着芯轴和坯料的旋转运动，空气流动加快，会加剧芯轴和坯料热量的散失，因此对旋转的芯轴和坯料进行持续在线加热和控温，对实现芯轴和坯料的温度补偿和变形温度均匀性显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种异种金属复合旋压过程的旋转加热和控温装置，以解决现有解决异种金属材料复合旋压工艺中芯轴及管坯的精确控温问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：所述装置包括热电偶线、碳刷架、升降控制器、芯轴、外管、内管、加热棒、加热棒电源线、芯轴集电环连接器、四路集电环和智能温控仪，芯轴装在内管中，内管装在外管中，芯轴的内置加热棒，芯轴的端头通过连接接头与芯轴集电环连接器连接，芯轴集电环连接器的内部开有用于置入热电偶线和加热棒电源线的通孔，芯轴集电环连接器的另一端固定有四路集电环，四路集电环中的两路连接加热棒电源线，四路集电环中剩余的两路连接芯轴引过来的热电偶线，四路集电环与碳刷架通过碳刷上的弹簧压紧连接实现导电作用，碳刷中的两路将加热棒连接到智能温控仪的电流输出端，碳刷中的剩余两路将热电偶线连接到智能温控仪的反馈输入端，碳刷架连接着升降控制器升高后断开电路，升降控制器固定在旋压机的尾顶上。

本发明具有以下有益效果：采用电加热方法对温度的控制方便，采用智能温控仪可以实现精确加热，旋压过种中芯轴和坯料处于旋转运动中，空气流动加剧，散热量增大，要想保持温度的恒定，必须对旋转运动中的芯轴和坯料进行加热和温度反馈，也就是对旋转中的电路保持通路，因此需要在芯轴的端头连接上旋转接电装置。

电路连接稳定可靠，加热效率高且温度稳定，便于拆装，坯料的安装方便。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图，图2是升降控制器的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述装置包括热电偶线2、碳刷架3、升降控制器4、芯轴5、外管6、内管7、加热棒8、加热棒电源线9、芯轴集电环连接器10、四路集电环11和智能温控仪12，芯轴5装在内管7中，内管7装在外管6中，芯轴5的内置加热棒8，芯轴5的端头通过连接接头与芯轴集电环连接器10连接，芯轴集电环连接器10的内部开有用于置入热电偶线2和加热棒电源线9的通孔，芯轴集电环连接器10的另一端固定有四路集电环11，四路集电环11中的两路连接加热棒电源线9，四路集电环11中剩余的两路连接芯轴5引过来的热电偶线2，四路集电环11与碳刷架3通过碳刷上的弹簧压紧连接实现导电作用，碳刷中的两路将加热棒8连接到智能温控仪12的电流输出端，碳刷中的剩余两路将热电偶线2连接到智能温控仪12的反馈输入端，碳刷架3连接着升降控制器4升高后断开电路，升降控制器4固定在旋压机的尾顶上。

外管6上设有旋轮1，所述的智能温控仪12用来加热和控温，调节智能温控仪12到设定的温度，通过其电流输出端为加热棒8通电，根据热电偶的反馈信息利用可控硅智能调节电流的输出来改变加热功率从而使温度稳定在设定温度，起到控温作用。

加热棒8、芯轴集电环连接器10和四路集电环11随着芯轴5一起旋转，碳刷架3固定不动，通过引入了四路集电环11和碳刷架3，可以使电路的一端处于旋转运动中，而另一端固定不动与供电端相连，实现对旋转对象进行供电，在旋转过程中空气流动加快，散热速率加快，智能温控仪12可以根据热电偶的反馈信息智能调节加热功率，通过持续加热来补偿热量的散失，使温度恒定保持在设定值，起到控温作用。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的在于升降控制器包括支架4a、套筒4b、升降杆4c和顶丝4d，支架的末端有套筒4b，升降杆4c可以在套筒4b内上下滑动，通过拧紧套筒4b侧面的顶丝4d，可以将升降杆4c固定在一定的位置，从而轻松实现集电环与碳刷的结合与分离，方便装卸管坯。其它实施方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的连接接头开有螺纹孔，螺纹孔用于拧入顶丝紧固芯轴的连接。其它实施方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，使用直径为长700mm芯轴，其内部有长380mm的盲孔，用于放置直径长300mm的加热棒，加热棒规格为220V，2000W，引出线为耐500℃的高温线，芯轴端头设计有连接接头，接头长50mm，侧面开有两个孔，用于芯轴端头的散热内孔通过顶丝固定有芯轴集电环连接器，芯轴集电环连接器为开有通孔，用于通过加热棒的引出线和热电偶线，分别将四条线路与四路集电环上的四条接线柱相连，然后将碳刷上相应的线路连接至智能温控仪，抬起升降控制器的升降杆，将管坯安装到芯轴上，然后落下升降杆，使碳刷与集电环接合，使四条线路接通，通过智能温控仪进行加热，将智能温控仪的加热温度设定到400℃，当智能温控仪显示温度达到400℃时，保温10分钟，温度恒定基本在400℃，旋压复合开始，集电环在旋转过程中仍然能够与碳刷实现稳定连接，智能温控仪持续加热控温，旋压结束后，断开电源，升起碳刷架，取下旋压成形的复合管，旋压结束后温控仪显示温度与设定的400℃相差±10℃以内，说明本发明可以起到明显地控温效果。

本实施例中，芯轴与芯轴集电环之间以及芯轴集电环与集电环之间均需要传递转动，因此采用顶丝紧固。升降器可以方便的升高和落下，因此其升降杆和滑动套筒间也采用顶丝紧固。

本实施例中，热旋压时芯轴为主要加热对象，因此其温度较高，而集电环材料为普通电材料，不能经受高温，因此在两者之间设计了芯轴集电环连接器用于传递转动并起到一定的降温作用，用于保护集电环。芯轴集电环连接器的侧面开有多个孔洞，有得于实现降温作用，且能减弱芯轴向集电环的传热。

Claims (3)

1.一种异种金属复合旋压过程的旋转加热和控温装置，其特征在于所述装置包括热电偶线(2)、碳刷架(3)、升降控制器(4)、芯轴(5)、外管(6)、内管(7)、加热棒(8)、加热棒电源线(9)、芯轴集电环连接器(10)、四路集电环(11)和智能温控仪(12)，芯轴(5)装在内管(7)中，内管(7)装在外管(6)中，芯轴(5)内置加热棒(8)，芯轴(5)的端头通过连接接头与芯轴集电环连接器(10)连接，芯轴集电环连接器(10)的内部开有用于置入热电偶线(2)和加热棒电源线(9)的通孔，芯轴集电环连接器(10)的另一端固定有四路集电环(11)，四路集电环(11)中的两路连接加热棒电源线(9)，四路集电环(11)中剩余的两路连接芯轴(5)引过来的热电偶线(2)，四路集电环(11)与碳刷架(3)通过碳刷上的弹簧压紧连接实现导电作用，碳刷中的两路将加热棒(8)连接到智能温控仪(12)的电流输出端，碳刷中的剩余两路将热电偶线(2)连接到智能温控仪(12)的反馈输入端，碳刷架(3)连接着升降控制器(4)升高后断开电路，升降控制器(4)固定在旋压机的尾顶上。

2.根据权利要求1所述的一种异种金属复合旋压过程的旋转加热和控温装置，其特征在于升降控制器包括支架(4a)、套筒(4b)、升降杆(4c)和顶丝(4d)，支架(4a)的末端有套筒(4b)，升降杆(4c)可以在套筒(4b)内上下滑动，顶丝(4d)拧紧套筒(4b)侧面的支架(4a)。

3.根据权利要求1所述的一种异种金属复合旋压过程的旋转加热和控温装置，其特征在于连接接头开有螺纹孔，螺纹孔用于拧入顶丝紧固芯轴的连接。