CN112648852A - 一种提高热等静压炉内空间利用率的工装及其使用方法 - Google Patents

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张洋
吴东辉
李东芳
陈帅奇
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    • F27D5/00—Supports, screens, or the like for the charge within the furnace
    • F27D5/0006—Composite supporting structures
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Abstract

一种提高热等静压炉内空间利用率的工装及其使用方法。本发明属于热等静压装备制造领域。本发明为解决现有提高热等静压炉内空间利用率不高的技术问题。本发明的工装为多层结构，具体包括位于底层的固定底座、位于固定底座之上的多层拼接式托板、支撑销和定位销；所述拼接式托板与固定底座之间和拼接式托板之间通过支撑销和定位销固定。使用方法：先根据热等静压炉中的铸件组炉情况设计炉内铸件层数及各层摆放方式；按照本发明工装进行组装，直至炉内空间得到充分利用为止。本发明的工装结构简单、装卸操作方便，避免了传统料框与实际铸件不匹配或空间利用率低的缺点，能有效地降低铸件致密化过程的热等静压成本。

Description

一种提高热等静压炉内空间利用率的工装及其使用方法
技术领域
本发明属于热等静压装备制造领域，具体涉及一种提高热等静压炉内空间利用率的工装及其使用方法。
背景技术
在铸造过程中，由于在成型过程中铸件内部各区域的冷却速率不均匀会导致缺陷，例如内部的疏松缩孔、裂纹等，这些缺陷的存在极大地降低了铸件材料的性能、寿命以及稳定性。热等静压致密化处理过程是指将金属铸件、金属3D打印件等内部存在缺陷的产品置于密闭高温环境下，通过惰性气体作为压力传导介质，对其表面各个方向施加等同的等静压力，迫使材料在固相发生形变，从而导致内部孔隙和微小裂纹消失，形成致密均一的组织以消除材料内部应力集中点，从而极大的提升产品的性能和疲劳寿命；经过热等静压后，这些内部缺陷会得到改善，可达到100％的理论密度，由此缩短了铸件后续的处理周期同时降低了后续补焊过程的成本，因此热等静压致密化处理仍然是铸件后续处理的必备工序，但是HIP设备的辅助系统开发并不完备。
需要进行热压致密化的铸件在尺寸以及形状方面不尽相同，根据实际情况某些铸件进行堆叠热等静压往往会产生变形的情况，使得在后续过程中增加校形的难度，因此不宜采用堆叠的方式进行摆放，这难免会产生对空间的浪费，也意味着成本投入的加大，并且采用螺纹结构类的工装对铸件进行支撑的情况下在高温时会产生变形，从而影响二次使用，因此在热等静压炉内设计不同铸件的组炉方案以及摆放方式，尽可能利用有限空间并且工装的使用应具有循环性，从而降低热等静压的处理成本是尤为重要的。
发明内容
本发明为解决现有提高热等静压炉内空间利用率不高的技术问题，而提供了一种提高热等静压炉内空间利用率的工装及其使用方法。
本发明的一种提高热等静压炉内空间利用率的工装为多层结构，具体包括位于底层的固定底座、位于固定底座之上的多层拼接式托板、支撑销和定位销；所述拼接式托板与固定底座之间通过支撑销和定位销固定，所述拼接式托板之间通过支撑销和定位销固定，所述拼接式托板由若干多边形拼接块拼接而成，所述多边形拼接块各边的对接位置处设有凹槽，并通过穿过凹槽的活动销活动连接，所述拼接式托板上设有均匀分布的圆孔，所述圆孔位于所述多边形拼接块的中心和两边的夹角处，所述固定底座上设有均匀分布的与拼接式托板上圆孔的位置相对应的圆孔，所述支撑销穿过支撑拼接式托板上的圆孔和固定底座上的圆孔，所述支撑销长度方向上设有均匀分布的通孔，所述定位销穿过支撑销上的通孔。
进一步限定，所述多边形拼接块为正多边形拼接块。
进一步限定，所述拼接式托板的形状和固定底座的形状相同。
进一步限定，所述拼接式托板的形状为圆形。
进一步限定，组成圆形拼接式托板的若干多边形拼接块由正多边形的拼接块和不规则的多边形拼接块组成，其中正多边形的拼接块拼成拼接式托板所在圆形内部虚拟内接的最大正多边形，不规则的多边形拼接块拼成拼接式托板位于该虚拟内接最大正多边形外部的组成部分。
进一步限定，所述正多边形拼接块为正三角形。
进一步限定，所述支撑销的长度不一，最长不超过热等静压炉的高度。
进一步限定，所述支撑销最短不小于炉内最矮铸件的高度。
进一步限定，所述支撑销最长不超过热等静压炉的高度。
进一步限定，所述工装各结构部件的材质均为耐热钢。
本发明的一种提高热等静压炉内空间利用率的工装的使用方法按如下步骤进行：
步骤1：根据热等静压炉中的铸件组炉情况设计炉内铸件层数及各层摆放方式；
步骤2：将固定底座置于炉体底部中心，将铸件分别摆放在固定底座上，形成底层；
步骤3：①根据第二层铸件的形状确定位于第二层的拼接式托板的大小和形状，然后将多边形拼接块通过活动销进行拼接，形成第二层的拼接式托板；②根据底层铸件的高度确定支撑销的长度和定位销的位置，将支撑销插入拼接式托板上圆孔和固定底座上的圆孔中，完成支撑，将定位销插入支撑销上的通孔中，完成定位，完成组装后在第二层上摆放铸件，形成中间层；
步骤4：重复步骤3直至炉内空间得到充分利用为止。
本发明与现有技术相比具有的显著效果，具体如下：
1)本发明提供了一种提高热等静压炉内空间利用率的铸件摆放工装，其结构简单、装卸操作方便，能够根据铸件的形状以及尺寸细分铸件的空间，从而达到热等静压炉内空间的有效利用，避免了传统料框与实际铸件不匹配或空间利用率低的缺点，能有效地降低铸件致密化过程的热等静压成本。
2)本发明采用定位销装配式，弥补了螺纹结构在高温下会变形导致二次使用困难的缺点，并且针对螺纹结构作为支撑受力点在高温情况下变形的缺点，本工装提高了使用寿命。
附图说明
图1为本发明工装的结构示意图；
图2为本发明热等静压炉空间图；
图3为本发明拼接式托板的结构示意图；
图4为本发明固定底座的结构示意图；
图5为本发明多边形拼接块的结构示意图；
其中，1为拼接式托板，1-1为多边形拼接块，1-2为凹槽，1-3为圆孔，2为固定底座，2-1为圆孔，3为支撑销，3-1为通孔，4为定位销，5为活动销。
具体实施方式
为了更好地解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过以下实施例对本发明详细描述。
实施例1(参见图1-5)：本实施例的一种提高热等静压炉内空间利用率的工装为3层结构，具体包括位于底层的固定底座2、位于固定底座2之上的两层拼接式托板1、支撑销3和定位销4；所述拼接式托板1与固定底座2之间通过支撑销3和定位销4固定，所述拼接式托板1之间通过支撑销3和定位销4固定，所述拼接式托板1的形状为圆形，组成圆形拼接式托板1的若干多边形拼接块1-1由正三角形的拼接块和不规则的多边形拼接块组成，其中正多边形的拼接块拼成拼接式托板1所在圆形内部虚拟内接的最大正多边形，不规则的多边形拼接块拼成拼接式托板1位于该虚拟内接最大正多边形外部的组成部分，所述多边形拼接块1-1各边的对接位置处设有凹槽1-2，并通过穿过凹槽1-2的活动销5活动连接，所述凹槽1-2的活动销5的尺寸相适应，所述拼接式托板1上设有均匀分布的圆孔1-3，所述圆孔1-3位于所述多边形拼接块1-1的中心和两边的夹角处，所述固定底座2上设有均匀分布的与拼接式托板1上圆孔1-3的位置相对应的圆孔2-1，所述支撑销3穿过支撑拼接式托板1上的圆孔1-3和固定底座2上的圆孔2-1，所述支撑销3为圆棒，其外径与圆孔1-3和圆孔2-1的内径相适应，所述支撑销3长度方向上设有均匀分布的通孔3-1，所述定位销4穿过支撑销3上的通孔3-1，所述定位销4为圆棒，其外径与通孔3-1的内径相适应，上述工装所有结构部件的材质均为耐热钢。
本实施例中所述热等静压炉的炉内空间为Φ1140mm×2000mm，所述拼接式托板1尺寸为Φ1130mm×20mm，所述定位销4尺寸为Φ10mm×20mm，所述支撑销3上的通过3-1直径为Φ10mm，所述支撑销3尺寸为Φ20mm×530mm和Φ20mm×1130mm。
实施例1的一种提高热等静压炉内空间利用率的工装的使用方法按如下步骤进行：
步骤1：根据热等静压炉中的铸件组炉情况设计炉内铸件层数及各层摆放方式；所述层数为3层
步骤2：将固定底座2置于炉体底部中心，将铸件分别摆放在固定底座2上，形成底层；
步骤3：①根据第二层铸件的形状确定位于第二层的拼接式托板1的大小和形状，然后将多边形拼接块通过活动销5进行拼接，形成第二层的拼接式托板1；②根据底层铸件的高度确定支撑销3的长度和定位销4的位置，将支撑销3插入拼接式托板1上圆孔1-3和固定底座2上的圆孔2-1中，完成支撑，将定位销4插入支撑销3上的通孔3-1中，完成定位，完成组装后在第二层上摆放铸件，形成中间层；
步骤4：重复步骤3直至炉内空间得到充分利用为止。

Claims (10)

1.一种提高热等静压炉内空间利用率的工装，其特征在于，该工装为多层结构，具体包括位于底层的固定底座(2)、位于固定底座(2)之上的多层拼接式托板(1)、支撑销(3)和定位销(4)；所述拼接式托板(1)与固定底座(2)之间通过支撑销(3)和定位销(4)固定，所述拼接式托板(1)之间通过支撑销(3)和定位销(4)固定，所述拼接式托板(1)由若干多边形拼接块(1-1)拼接而成，所述多边形拼接块(1-1)各边的对接位置处设有凹槽(1-2)，并通过穿过凹槽(1-2)的活动销(5)活动连接，所述拼接式托板(1)上设有均匀分布的圆孔(1-3)，所述圆孔(1-3)位于所述多边形拼接块(1-1)的中心和两边的夹角处，所述固定底座(2)上设有均匀分布的与拼接式托板(1)上圆孔(1-3)的位置相对应的圆孔(2-1)，所述支撑销(3)穿过支撑拼接式托板(1)上的圆孔(1-3)和固定底座(2)上的圆孔(2-1)，所述支撑销(3)长度方向上设有均匀分布的通孔(3-1)，所述定位销(4)穿过支撑销(3)上的通孔(3-1)。
2.根据权利要求1所述的一种提高热等静压炉内空间利用率的工装，其特征在于，所述多边形拼接块(1-1)为正多边形拼接块或不规则的多边形拼接块。
3.根据权利要求1所述的一种提高热等静压炉内空间利用率的工装，其特征在于，所述拼接式托板(1)的形状和固定底座(2)的形状相同。
4.根据权利要求3所述的一种提高热等静压炉内空间利用率的工装，其特征在于，所述拼接式托板(1)的形状为圆形。
5.根据权利要求4所述的一种提高热等静压炉内空间利用率的工装，其特征在于，组成圆形拼接式托板(1)的若干多边形拼接块(1-1)由正多边形的拼接块和不规则的多边形拼接块组成，其中正多边形的拼接块拼成拼接式托板(1)所在圆形内部虚拟内接的最大正多边形，不规则的多边形拼接块拼成拼接式托板(1)位于该虚拟内接最大正多边形外部的组成部分。
6.根据权利要求5所述的一种提高热等静压炉内空间利用率的工装，其特征在于，所述正多边形拼接块为正三角形。
7.根据权利要求3所述的一种提高热等静压炉内空间利用率的工装，其特征在于，所述支撑销(3)的长度不一。
8.根据权利要求3所述的一种提高热等静压炉内空间利用率的工装，其特征在于，所述支撑销(3)最短不小于炉内最矮铸件的高度，所述支撑销(3)最长不超过热等静压炉的高度。
9.根据权利要求3所述的一种提高热等静压炉内空间利用率的工装，其特征在于，所述工装各结构部件的材质均为耐热钢。
10.如权利要求1～9任意一项权利要求所述的本发明的一种提高热等静压炉内空间利用率的工装的使用方法，其特征在于，该使用方法按如下步骤进行：
步骤1：根据热等静压炉中的铸件组炉情况设计炉内铸件层数及各层摆放方式；
步骤2：将固定底座(2)置于炉体底部中心，将铸件分别摆放在固定底座(2)上，形成底层；
步骤3：①根据第二层铸件的形状确定位于第二层的拼接式托板(1)的大小和形状，然后将多边形拼接块通过活动销(5)进行拼接，形成第二层的拼接式托板(1)；②根据底层铸件的高度确定支撑销(3)的长度和定位销(4)的位置，将支撑销(3)插入拼接式托板(1)上圆孔(1-3)和固定底座(2)上的圆孔(2-1)中，完成支撑，将定位销(4)插入支撑销(3)上的通孔(3-1)中，完成定位，完成组装后在第二层上摆放铸件，形成中间层；
步骤4：重复步骤3直至炉内空间得到充分利用为止。
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