CN112775220B - 钛合金板材热折弯为型材的装置及其热折弯方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种钛合金板材热折弯为型材的装置及其热折弯方法,装置包括上固定块、压下块、下机体、折弯上固定块、折弯块、压下液压缸和主折弯液压缸。首先夹持装置夹持钛合金板材,然后通过火焰加热管道对板材中心区域进行加热,到达一定温度后,迅速将板材整块运送到第一耐磨板上,压下块向下运动,直至第三耐磨板与板材上部接触固定,同时位于第一加热孔和第二加热孔中的加热丝对板材进行保温,减少热量散失,折弯块向下运动,对整块板材进行折弯,最后夹持装置夹持已加热板材,将板材运走。本装置能解决对钛合金板材热折弯工艺过程从加热到折弯间的短时间变换需求,减少散热时间,提供折弯的一致性与均匀性,满足高精度钛合金V型型材的需要。

Description

钛合金板材热折弯为型材的装置及其热折弯方法
技术领域
本发明属于钛合金板材折弯技术领域,特别涉及一种V型钛合金板材热折弯为型材的装置及其热折弯方法。
背景技术
钛合金V型型材是飞机骨架的重要原材料,国内外生产工艺多是提供滚弯和模压,滚弯技术因为轧制力不同,就会对辊形结构大小产生限制,导致产生加热限制区域,增加了加热工位与折弯工位之间的转移时间。而且滚弯因为是板材顺序进入轧辊,导致板材前端按照预定轧制温度进入轧辊轧制,板材中后端因为散热而不能按照预定温度进入轧辊轧制,不能很好的保证板材折弯的均匀性和一致性。当板材经过第一套辊子滚弯后,板材会产生不同程度的向上或者向下弯曲,所以就需要增加多套辊子进行调直,多套辊子之间还需要增加加热装置,板材同样会因为散热导致板材表面被氧化,影响板材性能。钛合金板材经过滚弯后会产生回弹,滚弯技术不能很好的对钛合金板材V型型材角度进行高精度补正。
模压技术首先需要对板材进行加热,为了保持板材以900℃进入模具进行折弯,需要对板材进行保温,然后板材纵向进入V型模具进行折弯。如图8的右图所示,V型模具纵向长度为a,横向宽度为b,a≥10b,纵向长度a约为2m,横向长度约为0.2m,板材从加热工位到纵向进入模具进行折弯工位的时间为t1,这样会使t1大大增加,而且会导致板材前端按照预定折弯温度进入模具折弯,板材中后端因为散热而不能按照预定温度进入模具折弯,不能很好的保证板材折弯的均匀性和一致性。
因此,需要设计一种高精度钛合金板材热折弯为型材的装置,解决钛合金板材热折弯工艺过程的从加热到折弯之间的短时间变换需求,保证折弯的一致性与均匀性,满足高精度钛合金V型型材的需要。
发明内容
针对上述问题本发明提供一种钛合金板材热折弯为型材的装置,夹持装置能迅速将已加热板材整块送到下机体表面进行折弯。首先夹持装置将已加热板材一端固定于下机座上表面右端坡度面的耐磨板表面上,同时位于第一加热孔和第二加热孔中的加热丝对板材进行保温,减少热量散失,另一端通过折弯块下压进行折弯,折弯完成后,夹持装置夹持已折弯板材,将板材运走。从而解决钛合金板材热折弯工艺过程的从加热到折弯之间的短时间变换需求,保证折弯的一致性与均匀性。
一种钛合金板材热折弯为型材的装置,其包括上固定块、压下块、下机体、折弯上固定块、折弯块、压下液压缸和主折弯液压缸,所述上固定块为固定件,其与压下液压缸固定连接,所述压下液压缸与压下块固定连接,所述折弯上固定块也为固定件,其与主折弯液压缸固定连接,所述主折弯液压缸与折弯块固定连接,所述主折弯液压缸带动所述折弯块上下垂直移动;所述下机体包括下机座和导向柱,所述下机座的上表面与所述导向柱的轴线相垂直,所述下机座包括下机座上表面坡度面、加热孔、第一耐磨板、第二耐磨板、凹槽和下机座右端坡度面,所述下机座上表面坡度面与所述下机座右端坡度面呈V型,所述第一耐磨板设置于下机座上表面坡度面上,所述第一耐磨板与下机座上表面坡度面固连;所述第二耐磨板设置于下机座右端坡度面,所述第二耐磨板与下机座右端坡度面固连;所述导向柱包括导向柱上表面螺纹孔,所述导向柱的上端开有螺纹孔,所述导向柱安装孔与上固定块安装孔内的螺纹孔同轴线相连,所述导向柱的下端与下机座上端面固定连接;所述主折弯液压缸包括上固定块安装孔和上固定块螺纹孔,当已加热板材固定于第一耐磨板表面,主折弯液压缸工作,带动折弯块向下移动,对已加热板材进行折弯;所述压下块包括压下块右端坡度面和第三耐磨板,所述压下块设有导向通孔,所述折弯块包括折弯块左端坡度面和第四耐磨板。
优选地,所述压下块右端坡度面表面设有3个螺纹孔,其上方设有4个加热孔,所述压下块右端坡度面与所述第三耐磨板固定连接;所述下机座上端面的两个导向柱与所述压下块的两个导向通孔同轴线相连,以实现压下块的上下垂直运动。
优选地,所述折弯块左端坡度面与下机体的右端面坡度面相平行,所述折弯块左端坡度面表面设有3个螺纹孔,所述第四耐磨板横截面为梯形,所述第四耐磨板与折弯板左端坡度面表面固定连接。
优选地,所述下机座上表面坡度面下方设有加热孔,所述加热孔为通孔且内置加热丝;所述第一耐磨板、所述第二耐磨板、第三耐磨板和第四耐磨板的表面均布有3个螺纹孔;所述下机座上表面坡度面的表面设有3个螺纹孔,下方设有4个加热孔,所述下机座右端坡度面表面设有3个螺纹孔,下方设有3个加热孔。
优选地,所述上固定块的上表面设有两个安装孔,所述安装孔与所述导向柱轴线相重合,所述安装孔内设有螺纹孔。
一种所述钛合金板材热折弯装置的热折弯方法,其包括以下步骤:
S1、所述夹持装置夹持板材置于火焰加热管道,加热5分钟,温度达到750℃-950℃;S2、第一加热孔和第二加热孔中的加热丝工作,保持加热丝温度在400℃左右,通过夹持装置将已加热板材移动至第一耐磨板表面,且已加热板材的左端位于凹槽内;S3、所述压下液压缸带动压下块垂直向下运动,直至第三耐磨板与已加热板材的上表面接触;S4、所述主折弯液压缸带动折弯块上下垂直移动,对已加热板材进行折弯;S5、所述夹持装置将已折弯板材运至下一工位。
由于本发明采用了上述技术方案,本发明具有以下有益效果:
(1)相比于现有模压装置,本发明提供的夹持装置夹持板材送至折弯机进行折弯的距离更短,折弯时间节省大约5倍,保证折弯的一致性与均匀性;
(2)位于压下块右端坡度面下方与下机座右端面坡度面上方的加热孔中的加热丝会对已加热板材进行保温,减少热量的散失;
(3)耐磨板材料为耐磨材料,可以大大延长此板材折弯装置的寿命,当耐摩材料破坏时,只需更换耐磨板,减少折弯装置修理时间;
(4)折弯块是左端面带有坡度面的长方体块,第四耐磨板与下机座右端面坡度面上的耐磨板具有平行的坡度面,只需要改变第二耐磨板与第四耐磨板的角度,解决对已加热板材的中心区域角度折弯的回弹控制,从而实现对已加热板材折弯角度的最终控制,满足高精度钛合金V型型材的需要;
(5)需要对板材不同角度的折弯时,改变第二耐磨板与第四耐磨板的角度,不需要对下机座右端坡度面和折弯块左端坡度面的角度进行调整加工,解决对下机座加工难的问题。
附图说明
图1为本发明钛合金板材热折弯为型材的装置的结构示意图;
图2为本发明板材折弯装置的上固定块与压下板连接示意图;
图3为本发明板材折弯装置的下机体结构示意图;
图4为本发明板材折弯装置的下机座与耐磨板连接示意图;
图5为本发明板材折弯装置的折弯上固定块与折弯块连接示意图;
图6为图1的A向视图;
图7为图6的B-B剖视图;
图8为现有滚弯装置示意图;
图9为钛合金板材热折弯流程框图;
图10(a)为现有模压装置的折弯示意图、图10(b)为本发明的折弯示意图。
附图标记:
1、上固定块;2、压下块;3、下机体;4、折弯上固定块;5、折弯块;6、火焰加热管道;7、夹持装置;8、已加热板材;9、压下液压缸;10、主折弯液压缸;11、耐磨板;31、下机座;32、导向柱;33、加热丝;101、上固定块安装孔;102、上固定块螺纹孔;201、压下块右端坡度面;202、压下块导向通孔;203、第一加热孔;311、凹槽;312、下机座上表面坡度面;313、下机座右端坡度面;315、第二加热孔;321、导向柱上表面螺纹孔;501、折弯块左端坡度面;1101、第一耐磨板;1102、第二耐磨板;1103、第三耐磨板;1104、第四耐磨板;11021、耐磨板螺纹孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例。通常在此处附图中描述和展示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本发明实施例的详细描述并非旨在限制本发明要求保护的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例,都属于本发明保护的范围。
下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
如图1-7所示,本发明提供的板材折弯装置,其包括上固定块1、压下块2、下机体3、折弯上固定块4和折弯块5。首先,夹持装置7夹持板材通过火焰加热管道6将板材加热约5分钟,加热到750℃-950℃。夹持装置以0.1m/s的速度迅速将已加热板材8整块运送到下机座上表面坡度面312上的第一耐磨板1101表面上,下机座上表面坡度面312与第一耐磨板1101固定连接;下机座上表面坡度面312位于加热板材左端100mm处,使已加热板材8左端处于凹槽311内。上固定块1与压下液压缸9固定连接;压下液压缸9与压下块2固定连接,压下块2下端面距离下机座31上表面为100mm,压下液压缸9带动压下块2垂直向下运动,直至第三耐磨板1103表面与已加热板材8上表面接触,将已加热板材8固定于下机座31上表面坡度面312第一耐磨板1101上。同时位于第一加热孔203和第二加热孔315中的加热丝33工作,保持加热丝33温度在400℃左右,从而减少板材的热量散失。折弯上固定块4是一固定不动的长方体块,折弯上固定块4与主折弯液压缸10固定连接;主折弯液压缸10与折弯块5固定连接,主折弯液压缸10带动折弯块5上下垂直移动。折弯块左端坡度面501与第四耐磨板1104固定连接,第四耐磨板1104距离第二耐磨板1102直线距离为100mm,当已加热板材8固定于第一耐磨板1101上,主折弯液压缸10工作,主折弯液压缸10带动折弯块5以0.05m/s速度上下垂直移动。折弯块5向下移动,直至第四耐磨板1104与板材上端面接触折弯。第四耐磨板1104与已折弯板材上端面接触停留1s,折弯块5以原速度上升至原位,同时压下块2以原速度上升至原位,夹持装置7夹持已折弯板材,将板材运走。
上固定块1是一固定不动的长方体块,上表面设有两个安装孔,上固定块安装孔101内设有上固定块螺纹孔102,各耐磨板上设有耐磨板螺纹孔11021;
下机体3包括下机座31和导向柱32,下机座31的上表面设有坡度面312,在坡度面312下端设有凹槽311,下机座31最右端设有坡度面313的长方体块;其中导向柱32是两个细圆柱体,两个导向柱32上表面开有螺纹孔321;导向柱32上表面螺纹孔321与上固定块1安装孔101内的螺纹孔102固定连接,导向柱32下端与下机座31上端面固定连接;
压下块2上表面开有导向通孔202,右端面设有坡度面201;下机座31上端面的两个导向柱32插入到压下块2上表面两个导向通孔202内,实现压下块2的上下垂直精准运动。
折弯块5是左端面带有坡度面的长方体块,左端设有与下机体右端面坡度面313平行的坡度面,第四耐磨板1104与折弯板左端坡度面501表面固定连接;基于文献内容进行热仿真,根据热仿真结果改变第二耐磨板1102与第四耐磨板1104之间的角度,解决对已加热板材8的中心区域角度折弯的回弹控制,从而实现对已加热板材8折弯角度的最终控制,满足高精度钛合金V型型材的需要。
如图9所示,本发明用于板材折弯装置的工作过程如下:
S1、首先夹持装置7夹持板材通过火焰加热管道6将板材加热约5分钟,加热到750℃-950℃;
S2、夹持装置以0.1m/s的速度迅速将已加热板材8整块运送到第一耐磨板1101上,下机座上表面坡度面312位于加热板材左端100mm处,使已加热板材8左端处于下机座上表面坡度面312下端凹槽311内;
S3、压下块2下端面距离下机座31上表面为100mm,压下液压缸9带动压下块2以0.1m/s的速度垂直向下运动,直至第三耐磨板1103表面与已加热板材8上表面接触,将已加热板材8固定第一耐磨板1101上;同时位于第一加热孔203和第二加热孔315中的加热丝工作,保持加热丝温度在400℃左右;
S4、第四耐磨板1104距离第二耐磨板1102的竖直距离为100mm,当已加热板材8固定于第一耐磨板1101上后,主折弯液压缸10工作,主折弯液压缸10带动折弯块5以0.05m/s速度上下垂直移动。
折弯块5向下移动,直至第四耐磨板1104表面与板材上端面接触折弯。第四耐磨板1104表面与已折弯板材上端面接触停留1s,折弯块5以原速度上升至原位,同时压下块2以原速度上升至原位,夹持装置7夹持已折弯板材,将板材运走。
S5、已加热板材8折弯完成后,已加热板材8中心区域会发生较小的角度回弹现象,根据热仿真结果改变第二耐磨板1102与第四耐磨板1104之间的角度,达到对已加热板材中心区域90°角的折弯。
折弯完成后,夹持装置7夹持已折弯板材,将板材运走。
结合上面的实施例可知,本发明的有益效果在于:
目前,国内外生产工艺多是滚弯和模压,滚弯技术因为轧制力不同,就会对辊形结构大小产生限制,导致产生加热限制区域,增加了加热到折弯的时间,而且在滚弯技术中,如图8所示,SA为热量散失区域、SB为轧制区域,加热管道Y1设置在轧辊组之前以及轧辊组与调直辊组之间,已加热板材8是按顺序进入上轧辊Y2与下轧辊Y3,导致板材前端按照预定轧制温度进入轧辊轧制,板材中后端因为散热而不能按照预定温度进入轧辊轧制,不能很好的保证板材折弯的均匀性和一致性。当板材经过第一套辊子滚弯后,板材会产生不同程度的向上或者向下弯曲,所以就需要增加调直上轧辊Y4与调直下轧辊Y5进行调直,多套辊子之间还需要增加加热装置,板材同样会因为散热导致板材表面被氧化,影响板材性能。钛合金板材经过滚弯后会产生回弹,滚弯技术不能很好的对钛合金板材V型型材角度进行高精度补正。
模压技术首先需要对板材进行加热,为了保持板材以900℃进入模具进行折弯,还需要对板材进行保温,然后板材纵向进入V型模具进行折弯。如图10(a)所示,模压下模具Y6的纵向长度为a,横向宽度为b,a≥10b,纵向长度a约为2m,横向长度约为0.2m,板材从加热工位到纵向进入模具进行折弯工位的时间为t1,这样会使t1大大增加,而且会导致板材前端按照预定折弯温度进入模具折弯,板材中后端因为散热而不能按照预定温度进入模具折弯,不能很好的保证板材折弯的均匀性和一致性。
本发明提供一种V型钛合金板材热折弯的装置及方法,夹持装置能迅速将已加热板材整块送到下机体表面进行折弯。如图10(b)所示,V型钛合金板材热折弯的装置纵向长度为a,横向宽度为b,首先夹持装置夹持已加热板材从装置横向方向进入,将已加热板材一端固定于下机座右端坡度面上,另一端通过折弯块下压进行折弯,夹持装置7夹持已加热板材8运送到下机座上表面坡度面312上到最终折弯块5垂直向下对已加热板材8进行折弯动作完成的时间为t2,因为装置纵向长度a大于等于10倍的横向宽度b,所以t2<<t1,在板材纵向进入模压和板材横向进入本装置的进入速度相同的情况下,时间t2相比于模压装置的折弯时间t1节省大约5倍,从而解决钛合金板材热折弯工艺过程的从加热到折弯之间的短时间变换需求,在下机座上表面坡度面下方与压下块右端坡度面201上方增加了加热孔,对板材进行保温,减少板材的热量散失。保证折弯的一致性与均匀性,根据热仿真结果改变第二耐磨板1102与第四耐磨板1104的角度,解决对已加热板材的中心区域角度折弯的回弹控制,从而实现对已加热板材折弯角度的最终控制,满足高精度钛合金V型型材的需要。
在本申请所提供的实施例中,应该理解到,所揭露的装置也可以通过其他的方式实现。以上所述仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化和替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种钛合金板材热折弯为型材的装置,其特征在于,其包括上固定块、压下块、下机体、折弯上固定块、折弯块、压下液压缸和主折弯液压缸,
所述上固定块为固定件,其与压下液压缸固定连接,所述压下液压缸与压下块固定连接,所述折弯上固定块也为固定件,其与主折弯液压缸固定连接,所述主折弯液压缸与折弯块固定连接,所述主折弯液压缸带动所述折弯块上下垂直移动;
所述下机体包括下机座和导向柱,所述下机座的上表面与所述导向柱的轴线相垂直,所述下机座包括下机座上表面坡度面、加热孔、第一耐磨板、第二耐磨板、凹槽和下机座右端坡度面,所述下机座上表面坡度面与所述下机座右端坡度面呈V型,所述第一耐磨板设置于下机座上表面坡度面上,所述第一耐磨板与下机座上表面坡度面固连;所述第二耐磨板设置于下机座右端坡度面,所述第二耐磨板与下机座右端坡度面固连;
所述上固定块的上表面设有两个安装孔,所述安装孔与所述导向柱轴线相重合,所述安装孔内设有螺纹孔;
所述导向柱的上表面开有螺纹孔,所述导向柱螺纹孔与上固定块安装孔内的螺纹孔同轴线相连,所述导向柱的下端与下机座上端面固定连接;
所述主折弯液压缸包括折弯上固定块安装孔和折弯上固定块螺纹孔,当已加热板材固定于第一耐磨板表面,主折弯液压缸工作,带动折弯块向下移动,对已加热板材进行折弯;
所述压下块包括压下块右端坡度面和第三耐磨板,所述压下块设有导向通孔,所述折弯块包括折弯块左端坡度面和第四耐磨板;
折弯块是左端面带有坡度面的长方体块,所述折弯块左端坡度面与下机体的右端面坡度面相平行,所述第四耐磨板与折弯板左端坡度面表面固定连接,第四耐磨板与下机座右端面坡度面上的第二耐磨板具有平行的坡度面;改变第二耐磨板与第四耐磨板的角度,解决对已加热板材的中心区域角度折弯的回弹控制,从而实现对已加热板材折弯角度的最终控制,满足高精度钛合金V型型材的需要。
2.根据权利要求1所述的钛合金板材热折弯为型材的装置,其特征在于,所述压下块右端坡度面表面设有3个螺纹孔,其上方设有4个加热孔,所述压下块右端坡度面与所述第三耐磨板固定连接;所述下机座上端面的两个导向柱与所述压下块的两个导向通孔同轴线相连,以实现压下块的上下垂直运动。
3.根据权利要求1所述的钛合金板材热折弯为型材的装置,其特征在于,所述折弯块左端坡度面表面设有3个螺纹孔,所述第四耐磨板横截面为梯形。
4.根据权利要求1所述的钛合金板材热折弯为型材的装置,其特征在于,所述下机座上表面坡度面下方设有加热孔,所述加热孔为通孔且内置加热丝;所述第一耐磨板、所述第二耐磨板、第三耐磨板和第四耐磨板的表面均布有3个螺纹孔;所述下机座上表面坡度面的表面设有3个螺纹孔,下方设有4个加热孔,所述下机座右端坡度面表面设有3个螺纹孔,下方设有3个加热孔。
5.一种根据权利要求1-4之一所述的钛合金板材热折弯为型材的装置的热折弯方法,其特征在于,其包括以下步骤:
S1、夹持装置夹持板材置于火焰加热管道,加热5分钟,温度达到750℃-950℃;
S2、第一加热孔和第二加热孔中的加热丝工作,保持加热丝温度在400℃左右,通过夹持装置将已加热板材移动至第一耐磨板表面,且已加热板材的左端位于凹槽内;
S3、所述压下液压缸带动压下块垂直向下运动,直至第三耐磨板与已加热板材的上表面接触;
S4、所述主折弯液压缸带动折弯块上下垂直移动,对已加热板材进行折弯;
S5、所述夹持装置将已折弯板材运至下一工位。
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