CN203401212U - 一种脉冲电流辅助钛合金局部高温扩散连接装置 - Google Patents
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Abstract
一种脉冲电流辅助钛合金局部高温扩散连接装置，本实用新型涉及一种脉冲电流辅助钛合金局部高温扩散连接的装置，它要解决现有钛合金扩散连接需要整体加热，非扩散区域和模具无谓升温所造成的升温效率低的问题。扩散连接装置主要由电源控制器、脉冲电源、压力装置、电极导体、接触电极、保温装置、和测温装置组成，电极导体与接触电极相连，接触电极上开有凹槽，外部套有保温装置，通过压力装置对接触电极加载压力，测温装置测试钛合金板材的温度，并通过反馈电路与电源控制器相连。本实用新型不需要对非扩散区域及模具进行升温，提高了扩散连接装置的升温效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种脉冲电流辅助钛合金局部高温扩散连接的装置。
背景技术
钛合金具有良好的热稳定性和焊接性能，中等的室温\高温强度及良好的高温塑性，是目前航空航天领域应用广泛的一种先进结构材料。钛合金多层结构具有结构重量较小，承力层稳定性高、结构弯曲刚度大和抗疲劳性强等优点，已被广泛用来制造航空航天轻量化部件。
目前制造钛合金多层结构多采用超塑成形/扩散连接技术，传统钛合金扩散连接一般在高温环境下（900℃左右）长时间进行，板材的扩散连接区域、非扩散连接区域及扩散连接加压模具均升高到扩散连接所需的高温环境，整体加热时间长，不仅造成能源的极大浪费，降低了扩散连接效率，也导致板材非扩散区域的晶粒长大严重，造成连接后结构性能降低。而扩散连接本质上所需要加热升温的只有扩散连接区域，其他部位没有升温的必要。因此，如果能开发一种能对扩散连接区域局部升温进行扩散连接的装置，就可以改变目前传统钛合金能耗高、效率低的现状。因此，开发钛合金局部升温扩散连接装置具有极大的应用价值，尤其在降低能耗，节约能源方面具有重大意义。
实用新型内容
本实用新型的目的是要解决现有钛合金扩散连接需要整体加热，非扩散区域和模具无谓升温所造成的升温效率低的问题，而提供一种脉冲电流辅助钛合金局部高温扩散连接装置。
本实用新型脉冲电流辅助钛合金局部高温扩散连接装置由电源控制器、脉冲电源、压力装置、正电极导体、负电极导体、接触电极、保温装置、绝缘体和测温装置组成，电源控制器的控制信号输出端连接脉冲电源的控制信号输入端，在脉冲电源的正电压输出端连接正电极导体的一端，脉冲电源的负电压输出端连接负电极导体的一端，正电极导体和负电极导体的另一端分别连接有接触电极，在接触电极上开有凹槽，在接触电极的外部套有保温装置，其中与正电极导体连接的接触电极的上表面与压力装置的压力滑块接触，与负电极导体连接的接触电极的下表面垫有绝缘体，绝缘体下表面与压力装置的固定座接触，测试连接钛合金板材温度的测温装置通过反馈电路与电源控制器相连。
本实用新型脉冲电流辅助钛合金局部高温扩散连接装置主要由脉冲电流加热系统、测温-保温系统及压力加载系统构成，其中脉冲电流加热系统主要包括脉冲电源、电源控制系统及接触电极。测温-保温系统主要包括测温装置，温度反馈系统及保温装置，其中温度反馈系统可以将所测的钛合金板材温度反馈到电源控制系统，从而通过调节电流改变加热温度。而压力加载系统主要包括压力加载系统及压力控制系统。
本实用新型的原理是利用电流的焦耳热对钛合金板材扩散连接区域直接进行升温，不需要对非扩散区域及模具进行升温，大幅提高升温效率，减少所需能耗。这是由于钛合金的电阻率比较大，为1.6Ω·mm2/m左右，因此相同条件下其产生的焦耳热相比其他材料更大，而同时其导热系数较低，因此散热较慢，两者结合就使钛合金具有极佳的焦耳热效应，故不需要对非扩散区域及模具进行升温，进而提高了扩散连接装置的升温效率。
附图说明
图1是本实用新型脉冲电流辅助钛合金局部高温扩散连接装置的结构图，1—电源控制器，2—脉冲电源，3—压力装置，4—正电极导体，5—负电极导体，6—接触电极，7—保温装置，8—压力滑块，9—绝缘体，10—固定座，11—测温装置，12—反馈电路，13—钛合金板材。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合附图对具体实施方式作进一步说明：
本实施方式脉冲电流辅助钛合金局部高温扩散连接装置由电源控制器1、脉冲电源2、压力装置3、正电极导体4、负电极导体5、接触电极6、保温装置7、绝缘体9和测温装置11组成，电源控制器1的控制信号输出端连接脉冲电源2的控制信号输入端，在脉冲电源2的正电压输出端连接正电极导体4的一端，脉冲电源2的负电压输出端连接负电极导体5的一端，正电极导体4和负电极导体5的另一端分别连接有接触电极6，在接触电极6上开有凹槽，在接触电极6的外部套有保温装置7，其中与正电极导体4连接的接触电极6的上表面与压力装置3的压力滑块8接触，与负电极导体5连接的接触电极6的下表面垫有绝缘体9，绝缘体9下表面与压力装置3的固定座10接触，测试连接钛合金板材温度的测温装置11通过反馈电路12与电源控制器1相连。
本实施方式在对钛合金板材进行扩散连接时，可以将正负电极形状加工成扩散连接区域的形状，在电极上开有凹槽，只对扩散区域进行连接，即接触电极的形状可以根据钛合金板材扩散区域形状而改变，与电极导体活动连接，便于接触电极的拆卸。
本实施方式正电极导体和负电极导体的另一端分别连接的两个接触电极在垂直方向上相对排列，扩散连接过程是先将板材置于两个电极之间，然后施以脉冲电流，从而在电极之间与板材接触区域产生电极形状的温度场，此区域温度升高很快，并且能通过控制电流大小进行保温，在达到扩散连接温度后进行压力加载，压力最大为10MPa，保压时间一般为2小时，最终实现扩散连接的目的，这样就只对板材所需扩散区域进行快速升温，大大提高了扩散连接效率。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是正电极导体4和负电极导体5的另一端分别通过螺栓连接有接触电极6。其它装置与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是保温装置7的保温材料为层状硅酸铝。其它装置与具体实施方式接触电极的相同。
实施例一：本实施例脉冲电流辅助钛合金局部高温扩散连接装置由电源控制器1、脉冲电源2、压力装置3、正电极导体4、负电极导体5、接触电极6、保温装置7、绝缘体9和测温装置11组成，电源控制器1的控制信号输出端连接脉冲电源2的控制信号输入端，在脉冲电源2的正电压输出端连接正电极导体4的一端，脉冲电源2的负电压输出端连接负电极导体5的一端，正电极导体4和负电极导体5的另一端分别连接有接触电极6，在接触电极6上开有凹槽，在接触电极6的外部套有保温装置7，其中与正电极导体4连接的接触电极6的上表面与压力装置3的压力滑块8接触，与负电极导体5连接的接触电极6的下表面垫有绝缘体9，绝缘体9下表面与压力装置3的固定座10接触，测试连接钛合金板材温度的测温装置11通过反馈电路12与电源控制器1相连。
其中本实施例连接的钛合金板材尺寸为120×80×1.2mm，加热钛合金板材至900℃，然后加载压力至10MPa，保压时间2小时即完成钛合金板材的扩散连接，提高了扩散连接的效率。
Claims (3)
1.一种脉冲电流辅助钛合金局部高温扩散连接装置，其特征在于脉冲电流辅助钛合金局部高温扩散连接装置由电源控制器（1）、脉冲电源（2）、压力装置（3）、正电极导体（4）、负电极导体（5）、接触电极（6）、保温装置（7）、绝缘体（9）和测温装置（11）组成，电源控制器（1）的控制信号输出端连接脉冲电源（2）的控制信号输入端，在脉冲电源（2）的正电压输出端连接正电极导体（4）的一端，脉冲电源（2）的负电压输出端连接负电极导体（5）的一端，正电极导体（4）和负电极导体（5）的另一端分别连接有接触电极（6），在接触电极（6）上开有凹槽，在接触电极（6）的外部套有保温装置（7），其中与正电极导体（4）连接的接触电极（6）的上表面与压力装置（3）的压力滑块（8）接触，与负电极导体（5）连接的接触电极（6）的下表面垫有绝缘体（9），绝缘体（9）下表面与压力装置（3）的固定座（10）接触，测试连接钛合金板材温度的测温装置（11）通过反馈电路（12）与电源控制器（1）相连。
2.根据权利要求1所述的一种脉冲电流辅助钛合金局部高温扩散连接装置，其特征在于正电极导体（4）和负电极导体（5）的另一端分别通过螺栓连接有接触电极（6）。
3.根据权利要求1所述的一种脉冲电流辅助钛合金局部高温扩散连接装置，其特征在于保温装置（7）的保温材料为层状硅酸铝。
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