CN113388726B - 粉末高温合金盘件固溶-淬火热处理的自动控制装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于粉末高温合金热处理技术领域，提供了一种粉末高温合金盘件固溶‑淬火热处理的自动控制装置与方法，该自动控制装置主要包括自动化传输定位上下料台、高温预热箱式炉、高温固溶箱式炉、旋转风冷系统、自动化传输定位周转料台、等温淬火油槽、自动化转移机器人、快速转移机器人及相应的线体控制系统。实现了预热、固溶、空冷、风冷、油淬、转移及装卸等工序的自动控制。通过对盘件在预热箱式炉、固溶箱式炉和旋转风冷台间处理、转移、装卸料以及在油槽内上下运动淬火等的自动控制，精确控制各工序时间及温度等工艺参数，确保了批产粉末盘的冶金质量满足盘件组批规则，实现了盘件批产的一致性、稳定性、周期性、经济性及安全性。

Description

粉末高温合金盘件固溶-淬火热处理的自动控制装置与方法
技术领域
本发明属于粉末高温合金热处理技术领域，提供了一种粉末高温合金盘件固溶-淬火热处理的自动控制装置与方法。
背景技术
随着航空工业的发展，粉末高温合金涡轮盘已成为高推重比、高性能发动机的首选。粉末盘制造过程冗长、工序复杂，其中热处理是最为关键的工序之一，只有合理稳定的热处理工艺才能确保最终盘件具有良好且一致的组织及性能。
固溶-淬火热处理是粉末盘调质的最关键环节，目前，国内采用的流程一般为：盘件经高温炉加热至固溶温度并保温一定时间，使合金元素完全或部分溶于基体，得到均匀的固溶体，再经风冷及油淬等冷却过程获得均匀的γ′相和适宜的晶粒度，此过程对盘件的最终组织及性能起到了精准控制的重要作用。但是，国内实现粉末盘固溶-淬火热处理各工序，例如：高温炉炉门升降及台车进出、天车抓取及转移盘件至风冷台，风机启动及控制风冷时间(持表控制)、天车从风冷台转移盘件至油槽、天车抓取盘件在油槽中上下运动，以及盘件油淬深度、速度及时间(持表控制)等仍全部靠人工及天车来完成。整个过程精确化控制程度低，各个环节衔接性差，人工干扰因素多，工艺参数控制常常存在波动，有时因风冷及油淬冷速控制不当，盘件无法获得满足使用要求的组织与性能，或产生热应力引起淬裂，这都无法保证批产粉末盘质量的一致性及稳定性。
另外，此过程也存在操作人员烫伤及砸伤等安全隐患，且一台高温炉从加热到出炉只能进行一个盘件的固溶处理，导致盘件生产耗时长、效率低，难以实现批产粉末盘的高连续性及低成本。因此，为保证批产粉末盘的冶金质量满足盘件组批规则，保证盘件生产的一致性、稳定性、安全性及经济性，就必须探索建立粉末盘固溶-淬火热处理自动控制线，实现对粉末盘固溶-淬火热处理各工序的精确控制，但目前国内外尚无针对此问题的文献及专利报道。
发明内容
本发明的目的是：提供一种粉末高温合金盘件热处理的自动控制装置与方法，实现盘件预热、固溶、空冷、风冷、油淬、转移及装卸等过程的全面自动控制。使得粉末盘在固溶预热箱式炉、固溶箱式炉和旋转风冷台上处理、转移、装卸料以及淬火时在油槽内上下运动等的工艺参数得到精确化控制，避免人工干扰因素的影响及人工操作存在的安全隐患，确保批产粉末盘的冶金质量满足盘件组批规则，实现批产盘件质量控制的一致性、稳定性、周期性及经济性。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：
一方面，提供一种粉末高温合金盘件固溶-淬火热处理自动控制装置，所述装置包括1台自动化传输定位上下料台1、3台高温预热箱式炉2、3、4、1台高温固溶箱式炉5、1套旋转风冷系统6、1台自动化传输定位周转料台7、1台等温淬火油槽8、1台自动化转移机器人9、1台快速转移机器人10及相应的线体控制系统11；
所述自动化传输定位上下料台1呈直线置于水平地面，台面上设置两组定位滑块及隔热感应座；盘件放置在隔热感应座上后，通过调节定位滑块确定出盘件XY轴坐标位置；
所述高温预热箱式炉包括炉壳、炉膛、炉门、隔热材料、加热系统及气体管理系统，呈直线依次置于水平地面，额定功率为1100KW，最高使用温度为1200℃，控温精度为±1℃，采用NCC航空/汽车软件系统PLC控制，电动-液压驱动垂直升降炉门提升速度设置为4m/min；
所述高温固溶箱式炉5，其由炉壳、炉膛、炉门、隔热材料、加热系统及气体管理系统组成，固溶箱式炉5与预热炉2、3、4呈直线置于水平地面，额定功率为950KW，最高使用温度为1300℃，控温精度为±1℃，采用NCC航空/汽车软件系统PLC控制，电动-液压驱动垂直升降炉门提升速度设置为4m/min；
所述旋转风冷系统6由旋转风冷台及风机联动组成，旋转风冷台由盘件支撑台及电机构成，所述盘件支撑台由圆周方向均匀分布的不锈钢立柱组成，PLC控制电机带动盘件支撑台转动，风机距旋转风冷台距离为4m～6m，风机功率为1KW；
所述自动化传输定位周转料台7与自动化传输定位上下料台1外形、结构均相同；
等温淬火油槽8包括加热系统、搅拌系统、循环系统及PLC控制系统组成，油槽8整体放置于深1.7m的地坑基础之中，额定功率78KW，最高使用温度为200℃，升温时间≤4h，炉温均匀性为±8℃；
自动化转移机器人9置于工字钢轨道上，额定功率为14KW，采用XYZ三轴设计，前端安装可自动张开、夹紧的机械手，横向移动范围为0～1920mm，纵向移动范围为500mm～2000mm，抓取直径范围为400mm～800mm，定位精度为±1mm，行走最高速度为600mm/s，纵向提升最高速度为100mm/s，横向移动最高速度为300mm/s，机械手抓取最高速度为150mm/s，程序间配置传感器检测动作信号，程序动作顺序互锁，采用平行冗余无线方式传输信号；
快速转移机器人10置于高3600mm的固定桁架上，额定功率为12KW，采用XY两轴设计，下端安装可自动张开、夹紧的机械手，其横向移动范围为0～5000mm，纵向移动范围为0～2400mm，抓取直径范围为400mm～800mm，定位精度为±1mm，横向移动最高速度为1000mm/s，纵向移动最高速度为500mm/s，机械手抓取最高速度为200mm/s，程序间配置传感器检测动作信号，程序动作顺序互锁，采用拖链方式取电及传输信号；
所述线体控制系统11包括连接各设备的串口服务器、工业交换机、监控显示终端、SCADA软件、数据库软件、工业摄像机、终控电脑等设备，基于数据采集与监视控制系统(SCADA系统)，通过实时数据服务器，采集和发送生产设备数据，实现生产设备状态动态模拟、报警管理、实时数据采集及记录、数据分析、设备控制、报表输出等功能。
所述隔热感应座由隔热板15、隔热板安装座16、安装底座17、导向杆18及微动开关19组成；隔热板15外径≤300mm，厚度为20mm，采用隔热材料。
所述高温预热箱式炉的炉膛尺寸均为2500mm宽×1200mm深×800mm高，装料高度为900mm；
所述高温固溶箱式炉5的炉膛尺寸为1000mm宽×1500mm深×1000mm高，装料高度为900mm。
所述油槽8内腔尺寸为1500长×1600宽×1900mm高。
所述自动化转移机器人9外形尺寸为3800mm长×1800mm宽×3500mm高；所述快速转移机器人10外形尺寸为6000mm长×1000mm宽×5000mm高。
所述自动化转移机器人9中机械手为FGH96高温合金材料材料；所述快速转移机器人10中机械手为FGH96高温合金材料材料。
所述装置适用于FGH96、FGH99或FGH101粉末盘，盘件直径为Φ400mm～Φ800mm，高度为20mm～400mm，重量在400kg以内。
优选地，所述自动化传输定位上下料台台面为304不锈钢料；
优选地，所述不锈钢立柱数量3根，规格Φ40mm。
优选地，等温淬火油槽8中加热元件和油的循环管路采用不锈钢材料。
另一方面，提供一种粉末高温合金盘件固溶-淬火热处理的自动控制方法，所述自动控制方法步骤如下：
步骤一、入炉预热：启动设定程序，盘件由自动化传输定位上下料台1依次经转移机器人9运输水平排布放置在高温预热箱式炉2、3、4内，机器人9抓取部件退出炉外后，炉门自动关闭，设定好的升温程序自动启动，加热时间为16h～18h，最高保温温度为1000℃～1100℃，保温时间≤6h，每台预热炉2、3、4可同时对2件盘件加热；
步骤二、入炉固溶：高温预热箱式炉2、3、4保温时间结束，炉门自动打开，盘件经转移机器人9运输至高温固溶箱式炉5内，固溶箱式炉5内温度为1100℃～1200℃；机器人9抓取部件退出固溶炉5外后，炉门自动关闭，保温时间为120min～180min，固溶炉5只对1件盘件加热；优选地，转移时间为1min～3min；
步骤三、出炉转移：高温固溶箱式炉5保温时间结束后，炉门自动打开，盘件经转移机器人9运输至旋转风冷台支撑台上，转移机器人9移动至固溶炉5前等待信号；优选地，转移时间为1min～3min；
步骤四、旋转风冷：旋转风冷系统6自动启动，盘件旋转速度为20r/min～40r/min，风冷时间为1min～3min；
步骤五、风冷后转移：旋转风冷系统6停止运行，转移机器人9启动，风冷后的盘件经转移机器人9运输至自动化传输定位周转料台7，转移机器人9移动至固溶炉5前等待信号；优选地，转移时间为30s～90s；
步骤六、等温油淬：盘件放置在自动化传输定位周转料台7、等温淬火油槽8盖门自动打开且转移机器人9移动至固溶炉5前后，快速转移机器人10启动，抓取盘件在油面下400mm～1100mm范围内上下反复运动，转移进入油槽8时间为30s～90s，上下提升速度为100mm/s～300mm/s，淬火为15min～30min，油槽8温度为120℃～180℃；淬火油面距离油槽8盖门300mm；
步骤七、油淬结束后下料：等温油淬时间结束，快速转移机器人10抓取盘件至自动化传输定位周转料台7，转移机器人10启动，并运输盘件至自动化传输定位上下料台1，至此，盘件固溶-淬火热处理结束。
本发明的有益效果是：
(1)采用本发明的装置及方法，替代了人工持表及操作天车，严格控制了盘件从固溶箱式炉转移至旋转风冷台及从旋转风冷台转移至油槽的空冷时间、在旋转风冷台上的风冷时间以及盘件在油槽中的油淬深度、速度和时间等，精确化控制了各工艺参数，避免了由人为因素引起盘件产生不良组织、残余应力及裂纹等缺陷，实现了批产粉末盘的冶金质量具有一致性、稳定性及周期性；
(2)采用本发明的装置及方法，全面实现了粉末盘固溶-淬火热处理过程的自动控制，提高了批产粉末盘的连续性及生产效率，且降低了生产成本，同时还避免了人员操作的安全隐患。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施的技术方案，下面将对本发明的实例中需要使用的附图作简单的解释。显而易见，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1粉末高温合金盘件固溶-淬火热处理的自动控制示意图；
图2自动化传输定位上下料台和自动化传输定位周转料台示意图；
图3自动化转移机器人示意图；
图4自动化转移机器人第一机械手示意图；
图5快速转移机器人示意图；
图6快速转移机器人第二机械手示意图；
图中：1、自动化传输定位上下料台，2～4、高温预热箱式炉，5、高温固溶箱式炉，6、旋转风冷系统，7、自动化传输定位周转料台，8、等温淬火油槽，9、自动化转移机器人，10、快速转移机器人，11、线体控制系统，12、双向滑座，13、滑块，14、定位杆、15、隔热板，16、隔热板安装座，17、导向杆，18、微动开关，19、不锈钢料台，20、第一机械手，21、机械手夹紧电机，22、轨道驱动轮，23、控制柜，24、立柱，25、Z轴滑轨，26、Z轴驱动电机，27、Y轴伸缩臂，28、Y轴滑轨，29、Y轴齿条，30、轨道驱动电机，31、Y轴驱动电机，32、夹爪，33、防护板，34、直线导轨，35、丝杆螺帽，36、丝杆，37、传动器，38、联轴器，39、壳体，40、第二机械手，41、过油孔，42、桁架机械手滑轨，43、桁架机械手夹紧电机，44、桁架Z轴电机，45、桁架z轴齿条，46、桁架Z轴伸缩臂，47、桁架X轴电机，48、桁架X轴齿条，49、桁架X轴滑轨，桁架主体50，51、桁架联轴器，52、桁架丝杆螺，53、帽桁架丝杆。
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，下面将结合本发明实施例中的附图，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的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将详细描述本发明实施例的各个方面的特征。在下面的详细描述中，提出了许多具体的细节，以便对本发明的全面理解。但是，对于本领域的普通技术人员来说，很明显的是，本发明也可以在不需要这些具体细节的情况下就可以实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例对本发明更好的理解。本发明不限于下面所提供的任何具体设置和方法，而是覆盖了不脱离本发明精神的前提下所覆盖的所有的产品结构、方法的任何改进、替换等。
在各个附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以避免对本发明造成不必要的模糊。
本发明的粉末高温合金盘件固溶-淬火热处理自动控制装置示意图如图1所示，该自动控制装置由1台自动化传输定位上下料台1、3台高温预热箱式炉2、3、4、1台高温固溶箱式炉5、1套旋转风冷系统6、1台自动化传输定位周转料台7、1台等温淬火油槽8、1台自动化转移机器人9、1台快速转移机器人10及相应的线体控制系统11组成。其中，自动化传输定位上下料台1和自动化传输定位周转料台7呈直线置于水平地面，外形尺寸均为1800mm长×750mm宽×800mm高，所有构造全部一致。
自动化传输定位上下料台1和自动化传输定位周转料台7的详细结构如图2所示，均在304不锈钢料台19面上设置2组盘件定位点。每组盘件定位点由XY轴双向滑座12、滑块13、定位杆14、隔热板15、隔热板安装座16、导向杆17和微动开关18组成。其中，滑块13位移量为0～500mm，定位杆14可调节，可高于或低于隔热板15上平面。隔热板15外径≤300mm，厚度为20mm，采用隔热材料。
盘件放置在隔热板15上后，通过调节滑块13确定出盘件XY轴坐标位置；
采用高温预热箱式炉2、3、4，三台预热炉2、3、4均由炉壳、炉门、隔热材料、加热系统及气体管理系统组成，呈直线依次置于水平地面，炉膛尺寸均为2500mm宽×1200mm深×800mm高，装料高度为900mm，额定功率为1100KW，最高使用温度为1200℃，控温精度为±1℃，采用NCC航空/汽车软件系统PLC控制，电动-液压驱动垂直升降炉门提升速度设置为4m/min；
采用高温固溶箱式炉5，其由炉壳、炉门、隔热材料、加热系统及气体管理系统组成，固溶箱式炉5与预热炉2、3、4呈直线置于水平地面，炉膛尺寸为1000mm宽×1500mm深×1000mm高，装料高度为900mm，额定功率为950KW，最高使用温度为1300℃，控温精度为±1℃，采用NCC航空/汽车软件系统PLC控制，电动-液压驱动垂直升降炉门提升速度设置为4m/min；
旋转风冷系统6由一台旋转风冷台及风机联动组成，旋转风冷台又由盘件支撑台及电机构成，PLC控制电机带动由3根圆周方向均匀分布的相同Φ40mm不锈钢立柱组成的盘件支撑台转动，风机距旋转风冷台距离为4m～6m，风机功率为1KW；
等温淬火油槽8由加热系统、搅拌系统、循环系统及PLC控制系统组成，其底面置于水平面下1700mm设备基础上，油槽8内腔尺寸为1500长×1600宽×1900mm高，额定功率78KW，最高使用温度为200℃，升温时间≤4h，炉温均匀性为±8℃，加热元件和油的循环管路采用不锈钢材料；
自动化转移机器人9置于工字钢轨道上，外形尺寸为3800mm长×1800mm宽×3500mm高，额定功率为14KW，如图3所示，采用XYZ三轴设计，前端安装可自动张开、夹紧的高温合金材料制第一机械手20，横向移动范围为0～1920mm，纵向移动范围为500mm～2000mm，抓取直径范围为400mm～800mm，定位精度为±1mm，行走最高速度为600mm/s，纵向提升最高速度为100mm/s，横向移动最高速度为300mm/s，第一机械手20抓取最高速度为150mm/s，程序间配置传感器检测动作信号，程序动作顺序互锁，采用平行冗余无线方式传输信号；所述自动化转移机器人9如结构图3所示，包括第一机械手20、机械手夹紧电机21、轨道驱动轮22、控制柜23、立柱24、Z轴滑轨25、Z轴驱动电机26、Y轴伸缩臂27、Y轴滑轨28、Y轴齿条29、轨道驱动电机30、Y轴驱动电机31。自动化转移机器人9底盘设置有4个轨道驱动轮22和2个轨道驱动电机30，可通过控制柜23精准在工字钢轨道上移动。Y轴伸缩臂27通过Z轴滑轨25安装在立柱24上，由Z轴驱动电机26和链条传动可实现Z轴方向的移动。第一机械手20安装在Y轴伸缩臂27上，通过Y轴滑轨28、Y轴齿条29和Y轴驱动电机31实现Y轴方向上的移动。第一机械手20内设置有机械手夹紧电机21，可稳定实现大抓力对大规格盘件进行抓取。
第一机械手20的结构如图4所示，包括夹爪32、防护板33、直线导轨34、丝杆螺帽35、丝杆36、传动器37、联轴器38、壳体39、机械手夹紧电机21。所述夹爪32采用高温合金材料制造，安装在直线导轨34上，可沿直线导轨34在X轴上运动。夹爪32上固定有丝杆螺帽35，丝杆螺帽35与丝杆36相互配合。通过转动丝杆36即可使丝杆螺帽35与丝杆36产生相互运动。所述丝杆36通过联轴器38与传动器37，传动器37与机械手夹紧电机21相连。进而通过机械手夹紧电机21正反向运动控制夹爪32的张开与闭合。所述防护板33采用优质耐热材料，可以有效阻挡炉内高温(约1200℃)对第一机械手20的热辐射影响，机械手在高温下能稳定夹取盘件，且不变形。
快速转移机器人10置于高3600mm的固定桁架上，外形尺寸为6000mm长×1000mm宽×5000mm高，额定功率为12KW，如图4所示，采用XZ两轴设计，下端安装可自动张开、夹紧的高温合金材料制第二机械手40。快速转移机器人10的结构如图5所示。包括桁架主体50、桁架X轴滑轨49、桁架X轴齿条48、桁架X轴电机47、桁架Z轴伸缩臂46、桁架Z轴齿条45、桁架Z轴电机44、桁架机械手夹紧电机43、桁架机械手滑轨42、过油孔41。所述桁架Z轴伸缩臂46安装在桁架主体50上，通过桁架X轴滑轨49、桁架X轴齿条48和桁架X轴电机47可实现X轴方向上的移动，其横向移动(x轴)范围为0～5000mm。桁架Z轴伸缩臂42上设置有桁架Z轴齿条45和桁架Z轴电机44，可在Z轴范围为0～2400mm内纵向移动。第二机械手40通过桁架机械手夹紧电机43和桁架机械手滑轨42对盘件进行抓取，抓取直径范围为400mm～800mm，定位精度为±1mm，横向移动最高速度为1000mm/s，纵向移动最高速度为500mm/s，第二机械手40抓取最高速度为200mm/s，程序间配置传感器检测动作信号，程序动作顺序互锁，采用拖链方式取电及传输信号；所述第二机械手40的详细结构如图6所示，包括过油孔41、桁架机械手滑轨42、桁架机械手夹紧电机43、桁架联轴器51、桁架丝杆螺帽52、桁架丝杆53。所述第二机械手40安装在桁架机械手滑轨42上，可沿X轴方向移动。第二机械手40上固定有桁架丝杆螺帽52，桁架丝杆螺帽52与桁架丝杆53相互配合。通过转动桁架丝杆53即可使桁架丝杆螺帽52与桁架丝杆53产生相互运动。进而通过桁架机械手夹紧电机43正反向运动控制第二机械手40的张开与闭合。第二机械手40前端上设计有若干过油孔41，可满足淬火油的快速流动，保证盘件淬火均匀性，进而达到盘件稳定质量。
线体控制系统11依托于SCADA系统数据采集与监视控制系统，主要由连接各设备的串口服务器、工业交换机、监控显示终端、SCADA软件、数据库软件、工业摄像机、终控电脑等设备集成，通过实时数据服务器，采集和发送生产设备数据，实现生产设备状态动态模拟、报警管理、实时数据采集及记录、数据分析、设备控制、报表输出等功能。
本发明的装置适用于FGH96、FGH99及FGH101等系列粉末盘，盘件直径为Φ400mm～Φ800mm，高度为20mm～400mm，重量在400kg以内。下面结合两个实施例说明利用本装置进行粉末高温合金盘件固溶-淬火热处理的自动控制方法。
实施例1：处理6件FGH96粉末盘，尺寸为Φ720mm直径×120mm高，重量为250kg。步骤如下：
设定程序启动，转移机器人9依次运输6件盘件水平排布放置在3台高温预热箱式炉2、3、4内，预热炉2、3、4依次间隔390min启动升温程序，预热时间为16h，最高保温温度为1070℃，保温时间≤4h；
盘件预热时间依次结束，经转移机器人9顺序运输至高温固溶箱式炉5内，转移时间为1min，固溶炉5内温度为1150℃，保温时间为180min；
盘件固溶保温时间依次结束，盘件顺序经转移机器人9运输至旋转风冷台6支撑台上，转移时间为1min；
旋转风冷系统6自动启动，盘件旋转速度为20r/min，风冷时间为2min；盘件风冷结束，依次经转移机器人9运输至自动化传输定位周转料台7，转移时间为30s；
快速转移机器人10自动启动，依次抓取盘件在油面下500mm～1000mm范围内上下反复运动淬火油面距离油槽8盖门300mm，进入油槽时间为30s，上下提升速度为150mm/s，淬火为25min，油槽8温度为150℃；
等温油淬时间结束，快速转移机器人10依次抓取盘件至自动化传输定位周转料台7，转移机器人9顺序运输盘件至自动化传输定位上下料台1。
冷却后，得到经自动控制固溶-淬火热处理的6件FGH96粉末盘，后续再经760℃/16h的实效处理获得最终盘件。
实施例2：处理6件FGH99粉末盘，尺寸为Φ650mm直径×240mm高，重量为300kg。步骤如下：
设定程序启动，转移机器人9依次运输6件盘件水平排布放置在3台高温预热箱式炉2、3、4内，预热炉2、3、4依次间隔450min启动升温程序，预热时间为18h，最高保温温度为1090℃，保温时间≤5h；
盘件预热时间依次结束，经转移机器人9顺序运输至高温固溶箱式炉5内，转移时间为2min，固溶炉5内温度为1170℃，保温时间为210min；
盘件固溶保温时间依次结束，盘件顺序经转移机器人9运输至旋转风冷台6支撑台上，转移时间为1min；
旋转风冷系统6自动启动，盘件旋转速度为30r/min，风冷时间为3min；盘件风冷结束，依次经转移机器人9运输至自动化传输定位周转料台7，转移时间为40s；
快速转移机器人10自动启动，依次抓取盘件在油面下400mm～1100mm范围内上下反复运动淬火油面距离油槽8盖门300mm，进入油槽时间为40s，上下提升速度为200mm/s，淬火为30min，油槽8温度为160℃；
等温油淬时间结束，快速转移机器人10依次抓取盘件至自动化传输定位周转料台7，转移机器人9顺序运输盘件至自动化传输定位上下料台1。
冷却后，得到经自动控制固溶-淬火热处理的6件FGH99粉末盘，后续再经800℃/16h的实效处理获得最终盘件。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.粉末高温合金盘件固溶-淬火热处理自动控制装置，其特征在于，所述装置包括1台自动化传输定位上下料台（1）、3台高温预热箱式炉（2、3、4）、1台高温固溶箱式炉（5）、1套旋转风冷系统（6）、1台自动化传输定位周转料台（7）、1台等温淬火油槽（8）、1台自动化转移机器人（9）、1台快速转移机器人（10）及相应的线体控制系统（11）；
所述自动化传输定位上下料台（1）呈直线置于水平地面，台面上设置两组定位滑块及隔热感应座；盘件放置在隔热感应座上后，通过调节定位滑块确定出盘件XY轴坐标位置；功率为1100KW，最高使用温度为1200℃，控温精度为±1℃，电动-液压驱动垂直升降炉门提升速度设置为4m/min；
所述高温固溶箱式炉（5），其由炉壳、炉膛、炉门、隔热材料、加热系统及气体管理系统组成，高温固溶箱式炉（5）与高温预热箱式炉（2、3、4）呈直线置于水平地面，额定功率为950KW，最高使用温度为1300℃，控温精度为±1℃，电动-液压驱动垂直升降炉门提升速度设置为4m/min；
所述旋转风冷系统（6）由旋转风冷台及风机联动组成，旋转风冷台由盘件支撑台及电机构成，所述盘件支撑台由圆周方向均匀分布的不锈钢立柱组成，PLC控制电机带动盘件支撑台转动，风机距旋转风冷台距离为4m～6m，风机功率为1KW；
所述自动化传输定位周转料台（7）与自动化传输定位上下料台（1）外形、结构均相同；
等温淬火油槽（8）包括加热系统、搅拌系统、循环系统及PLC控制系统组成，整体放置于地坑之中，额定功率78KW，最高使用温度为200℃，升温时间≤4h，炉温均匀性为±8℃；
自动化转移机器人（9）置于工字钢轨道上，额定功率为14KW，采用XYZ三轴设计，前端安装可自动张开、夹紧的机械手，横向移动范围为0～1920mm，纵向移动范围为500mm～2000mm，抓取直径范围为400mm～800mm，定位精度为±1mm，行走最高速度为600mm/s，纵向提升最高速度为100mm/s，横向移动最高速度为300mm/s，机械手抓取最高速度为150mm/s；
快速转移机器人（10）置于高3600mm的固定桁架上，额定功率为12KW，采用XY两轴设计，下端安装可自动张开、夹紧的机械手，其横向移动范围为0～5000mm，纵向移动范围为0～2400mm，抓取直径范围为400mm～800mm，定位精度为±1mm，横向移动最高速度为1000mm/s，纵向移动最高速度为500mm/s，机械手抓取最高速度为200mm/s；
所述线体控制系统（11）包括连接各设备的串口服务器、工业交换机、监控显示终端、数据库软件、工业摄像机、终控电脑设备，基于数据采集与监视控制系统，通过实时数据服务器，采集和发送生产设备数据，实现生产设备状态动态模拟、报警管理、实时数据采集及记录、数据分析、设备控制、报表输出功能。
2.根据权利要求1所述的自动控制装置，其特征在于：所述隔热感应座由隔热板（15）、隔热板安装座（16）、安装底座（17）、导向杆（18）及微动开关（19）组成；隔热板（15）外径≤300mm，厚度为20mm，采用隔热材料。
3.根据权利要求1所述的自动控制装置，其特征在于：所述高温预热箱式炉的炉膛尺寸均为2500mm宽×1200mm深×800mm高，装料高度为900mm；
所述高温固溶箱式炉（5）的炉膛尺寸为1000mm宽×1500mm深×1000mm高，装料高度为900mm。
4.根据权利要求1所述的自动控制装置，其特征在于：所述等温淬火油槽（8）内腔尺寸为1500长×1600宽×1900mm高。
5.根据权利要求1所述的自动控制装置，其特征在于：所述不锈钢立柱数量3根，规格Φ40mm。
6.根据权利要求1所述的自动控制装置，其特征在于：所述自动化转移机器人（9）外形尺寸为3800mm长×1800mm宽×3500mm高；快速转移机器人（10）外形尺寸为6000mm长×1000mm宽×5000mm高。
7.根据权利要求1所述的自动控制装置，其特征在于：所述自动化转移机器人（9）中机械手为FGH96高温合金材料；快速转移机器人（10）中机械手为FGH96高温合金材料。
8.根据权利要求1所述的自动控制装置，其特征在于：所述自动化转移机器人（9）采用平行冗余无线方式传输信号；快速转移机器人（10）采用拖链方式取电及传输信号。
9.根据权利要求1所述的自动控制装置，其特征在于：所述装置适用于FGH96、FGH99或FGH101粉末盘，盘件直径为Φ400mm～Φ800mm，高度为20mm～400mm，重量在400kg以内。
10.一种粉末高温合金盘件固溶-淬火热处理的自动控制方法，基于权利要求1所述的自动控制装置，其特征在于，所述自动控制方法步骤如下：
步骤一、入炉预热：启动设定程序，盘件由自动化传输定位上下料台（1）依次经自动化转移机器人（9）运输水平排布放置在高温预热箱式炉（2、3、4）内，自动化转移机器人（9）抓取部件退出炉外后，炉门自动关闭，设定好的升温程序自动启动，加热时间为16h～18h，最高保温温度为1000℃～1100℃，保温时间≤6h，每台高温预热箱式炉（2、3、4）可同时对2件盘件加热；
步骤二、入炉固溶：高温预热箱式炉（2、3、4）保温时间结束，炉门自动打开，盘件经自动化转移机器人（9）运输至高温固溶箱式炉（5）内，高温固溶箱式炉（5）内温度为1100℃～1200℃；自动化转移机器人（9）抓取部件退出高温固溶箱式炉（5）外后，炉门自动关闭，保温时间为120min～180min，高温固溶箱式炉（5）只对1件盘件加热；
步骤三、出炉转移：高温固溶箱式炉（5）保温时间结束后，炉门自动打开，盘件经自动化转移机器人（9）运输至旋转风冷台支撑台上，自动化转移机器人（9）移动至高温固溶箱式炉（5）前等待信号；
步骤四、旋转风冷：旋转风冷系统（6）自动启动，盘件旋转速度为20r/min～40r/min，风冷时间为1min～3min；
步骤五、风冷后转移：旋转风冷系统（6）停止运行，自动化转移机器人（9）启动，风冷后的盘件经自动化转移机器人（9）运输至自动化传输定位周转料台（7），自动化转移机器人（9）移动至高温固溶箱式炉（5）前等待信号；
步骤六、等温油淬：盘件放置在自动化传输定位周转料台（7）、等温淬火油槽（8）盖门自动打开且自动化转移机器人（9）移动至高温固溶箱式炉（5）前后，快速转移机器人（10）启动，抓取盘件在油面下400mm～1100mm范围内上下反复运动，转移进入等温淬火油槽（8）时间为30s～90s，上下提升速度为100mm/s～300mm/s，淬火为15min～30min，等温淬火油槽（8）温度为120℃～180℃；
步骤七、油淬结束后下料：等温油淬时间结束，快速转移机器人（10）抓取盘件至自动化传输定位周转料台（7），快速 转移机器人（10）启动，并运输盘件至自动化传输定位上下料台（1），盘件固溶-淬火热处理结束。
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