CN113249588A - 一种钛及钛合金eb熔炼用z型压块及其压制模具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种钛及钛合金EB熔炼用Z型压块及其压制模具，其中，本发明设计的压块，相邻两个压块间可通过上凸部与上凹部交错贴合，适用于EB熔炼时水平连续进料，相互咬合的设计，增大压块底面积与稳定性，达到避免出现偏斜和翻落的效果，从而提高钛及钛合金EB熔炼的稳定性和均匀性。此外，本发明压块互相咬合可以达到无需组焊而连续稳定进料的效果，可以避免焊接带来的氧化和杂质引入。
Description
技术领域
本发明涉及一种钛材加工技术，具体涉及一种钛及钛合金EB熔炼用Z型压块及其压制模具。
背景技术
钛及钛合金具有比强度高、质轻、耐腐蚀等优点，在航空航天、舰船、武器装备、化工等领域应用广泛。钛及钛合金传统的熔炼方式为真空自耗电弧熔炼（VAR），将原料配料后混料并压制组焊电极，经2~3次VAR熔炼为圆锭，再经锻造打磨后获得轧制板材所需的方坯，制造工序流程长、损耗大。电子束熔炼（EB）可直接生产扁锭，铣面后获得方坯，流程短、损耗小、成本低，可生产大规格扁锭。
EB熔炼有垂直进料和水平进料两种方式，前者适用于纯钛TA1熔炼，而水平进料对于增氧纯钛以及钛合金的熔炼效果更好。现有EB熔炼钛合金技术，对于水平进料方式，多采用与VAR熔炼相同的压制组焊电极方式，将原料压制为椭圆形或方形压块，组焊为棒状电极，进行不间断连续进料熔炼。传统熔炼方式的压块和电极为垂直熔化，适用于盛放电极的圆形坩埚，而EB炉结构与其相差很大，进料为水平辊道进料，进料空间为方形，套用该传统压块电极形状存在诸多问题。现有椭圆形压块电极在水平推料中底部接触面积小，极易出现偏斜情况，超出电子束熔炼范围；相邻压块焊接接合处以及相邻电极切换处在熔化时，容易出现后面压块从进料口翻落熔池的情况，对熔炼稳定性和成分均匀性造成影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种适合于EB熔炼水平进料的压块及其压制模具，该新型压块更适用于EB水平推料装置，进料更为平直稳定，避免出现偏斜和翻落情况，从而提高钛及钛合金EB熔炼的稳定性和均匀性。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种钛及钛合金EB熔炼用Z型压块，包括压块本体，该压块本体的前端顶部向外凸起形成上凸部，后端顶部向内凹陷形成与上凸部相配合的上凹部，相邻两个压块本体间可通过上凸部与上凹部交错贴合。
进一步的，上凸部与上凹部两者在接合处均设置有圆角，且上凹部上设置的圆角大于上凸部上设置的圆角。
进一步的，所述上凸部与上凹部的长度和厚度均相同，其中，长度为40~120mm，厚度为40~200mm。
钛及钛合金EB熔炼用Z型压块用的压制模具，该压制模具包括压杆、与上凸部相匹配的上压头、模具衬套、与上凹部相匹配的下压头以及模具底座，下压头设置在模具衬套的底部内侧，且下压头与模具衬套共同安装在模具底座上，下压头与模具衬套之间共同围成模具型腔，上压头安装在压杆上并可在压杆的带动下在模具型腔内上下移动。
进一步的，所述的下压头和模具衬套与模具底座之间均为可拆卸连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计的压块，相邻两个压块间可通过上凸部与上凹部交错贴合，适用于EB熔炼时水平连续进料，相互咬合的设计，增大压块底面积与稳定性，达到避免出现偏斜和翻落的效果，从而提高钛及钛合金EB熔炼的稳定性和均匀性。此外，本发明压块互相咬合可以达到无需组焊而连续稳定进料的效果，可以避免焊接带来的氧化和杂质引入。
附图说明
图1是本发明一种钛及钛合金EB熔炼用Z型压块的主视结构示意图；
图2是本发明一种钛及钛合金EB熔炼用Z型压块的俯视结构示意图；
图3是本发明一种钛及钛合金EB熔炼用Z型压块的侧视结构示意图；
图4是多个压块相互咬合时的状态示意图；
图5是钛及钛合金EB熔炼用Z型压块用的压制模具的结构示意图；
图中标记：1、压杆，2、上压头，3、模具衬套，4、下压头，5、模具底座，6、上凸部，7、上凹部，8、压块本体。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种钛及钛合金EB熔炼用Z型压块，如图1-图3所示，包括压块本体8，该压块本体8的前端顶部向外凸起形成上凸部6，后端顶部向内凹陷形成与上凸部相配合的上凹部7，相邻两个压块本体8间可通过上凸部6与上凹部7交错贴合。
压块的总重量最大可至200Kg，尺寸为宽度W，高度H，长度L，压块的纵截面整体呈Z型，在多个压块组合时通过上凸部6与上凹部7交错贴合，位于前端顶部的上凸部与位于后端顶部的上凹部的长度均为L0、厚度均为h，两者接合处的两处圆角分别为R1与R2。
其中压块宽度W设计为在进料辊道宽度基础上留出20~70mm间隙，高度H依据进料口高度与压块重量设计确定，长度L依据压块重量设计确定，上凸部6与上凹部7的长度L0相同，设计为40~120mm，上凸部6与上凹部7的厚度h相同，设计为40~200mm，内凹圆角R1设计为20~50mm，外凸圆角R2在R1基础上增加5~10mm。
本发明压块的制作流程为：（1）压块参数设计，根据工艺需求确定压块重量，结合设备参数确定压块尺寸；（2）原料配料与混布料；（3）通过本发明模具压制压块。
本发明压块的使用流程为：（1）上料，上料方式为两种：一种将没有组焊的单个压块逐块上料至进料辊道，棒料推杆推进使得压块前后贴合，第二种将若干压块拼合组焊至一定长度的电极后上料至进料辊道；（2）连续上料和推料熔炼。
如图5所示为该钛及钛合金EB熔炼用Z型压块用的压制模具，包括压杆1、与上凸部6相匹配的上压头2、模具衬套3、与上凹部7相匹配的下压头4以及模具底座5，下压头4设置在模具衬套5的底部内侧，且下压头4与模具衬套3共同安装在模具底座5上，下压头与模具衬套之间共同围成模具型腔，上压头2安装在压杆1上并可在压杆的带动下在模具型腔内上下移动。
为了达到最佳的使用效果，所述的下压头4和模具衬套3与模具底座5之间均为可拆卸连接，以便于模具的清理及内部零部件的更换。
实施例一：
选用压块模具的上、下压头尺寸为宽度X=380mm，长度Y=350mm，对应压块的宽度W=380mm、压块高度H=350mm。压块重量按140Kg，模具压制后上下压头之间高度即压块长度L为260mm。上凸部6与上凹部7的长度L0为90mm，厚度h为65mm，接合处圆角R1=20mm，R2=25mm。
将海绵钛与二氧化钛按氧含量0.12%基准配料，通过自动混布料系统混料并均匀布料至模具型腔内。
压力机的压杆1下行压制压块，按压制行程控制，压至设计高度位置，脱模。
将压块按Z型方向上料至进料辊道并正中摆放，逐个按序摆放后推杆前进将压块前后贴合，压头的凸头相互咬合。
单个压块连续上料至熔炼结束。
实施例二：
选用压块模具的上下压头尺寸为宽度X=350mm与长度Y=320mm，对应压块的宽度W=350mm、压块高度H=320mm。压块重量按100Kg，模具压制后上下压头之间高度即压块长度L为240mm。压块上凸部6与上凹部7的长度L0为100mm，厚度h为80mm，接合处圆角R1=30mm，R2=40mm。
将海绵钛、铝钒中间合金与二氧化钛等原料按铝含量7.5%基准配料，通过自动混布料系统混料并均匀布料至模具型腔内。
压力机的压杆1下行压制压块，按压制行程控制，压至设计高度位置，脱模。
如图4所示，将5块压块摆放整齐拼合，在接合处4个表面的4条接缝处通过真空等离子焊接，组焊为电极。
电极上料至进料辊道，电极前后位置压块的上凸部6与上凹部7在电极切换接合处可以互相咬合，电极连续上料至熔炼结束。
本发明设计的压块，相邻两个压块间可通过上凸部与上凹部交错贴合，适用于EB熔炼时水平连续进料，相互咬合的设计，增大压块底面积与稳定性，达到避免出现偏斜和翻落的效果，从而提高钛及钛合金EB熔炼的稳定性和均匀性。此外，本发明压块互相咬合可以达到无需组焊而连续稳定进料的效果，可以避免焊接带来的氧化和杂质引入。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种钛及钛合金EB熔炼用Z型压块，包括压块本体，其特征在于：该压块本体的前端顶部向外凸起形成上凸部，后端顶部向内凹陷形成与上凸部相配合的上凹部，相邻两个压块本体间可通过上凸部与上凹部交错贴合。
2.根据权利要求1所述的一种钛及钛合金EB熔炼用Z型压块，其特征在于：上凸部与上凹部两者在接合处均设置有圆角，且上凹部上设置的圆角大于上凸部上设置的圆角。
3.根据权利要求2所述的一种钛及钛合金EB熔炼用Z型压块，其特征在于：所述上凸部与上凹部的长度和厚度均相同，其中，长度为40~120mm，厚度为40~200mm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的钛及钛合金EB熔炼用Z型压块用的压制模具，其特征在于：该压制模具包括压杆、与上凸部相匹配的上压头、模具衬套、与上凹部相匹配的下压头以及模具底座，下压头设置在模具衬套的底部内侧，且下压头与模具衬套共同安装在模具底座上，下压头与模具衬套之间共同围成模具型腔，上压头安装在压杆上并可在压杆的带动下在模具型腔内上下移动。
5.根据权利要求4所述的压制模具，其特征在于：所述的下压头和模具衬套与模具底座之间均为可拆卸连接。
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210813 |
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