CN204657234U - 一种脉冲电流加热的气化剂加压胀形装置 - Google Patents

Abstract

一种脉冲电流加热的气化剂加压胀形装置，它涉及一种气化剂加压胀形装置。为解决气化剂超塑成形及扩散连接工艺中气化剂分解通过电阻炉或加热棒的加热方式使气化剂分解，但这种加热方式中存在气化剂分解速率难以控制的问题。上陶瓷模和下陶瓷模之间形成有导电通道，所述上坯料板和下坯料板并列设置在导电通道内，两个导电杆并列设置，每个导电杆的一端与加热电源电连接，每个导电杆的另一端依次穿过上盖板和上陶瓷模与上坯料板相贴紧，导电通道内沿其长度方向还加工有多个型腔，多个型腔位于两个导电杆之间，上坯料板和下坯料板之间有多组气化剂，气化剂与型腔一一对应设置，每组气化剂设置在其对应的型腔内。本实用新型用于气化剂胀形工序中。

Description

一种脉冲电流加热的气化剂加压胀形装置

技术领域

本实用新型具体涉及一种脉冲电流加热的气化剂加压胀形装置。

背景技术

超塑成形/扩散连接SPF/DB工艺是在一定的温度和应变速率下完成零件接触部位的扩散连接，并超塑成形出形状复杂的高性能整体构件的一种先进成形技术。该技术具有成形性能好、精度高、工序简单、操作方便等优点，同时降低了零件整体重量，使复杂薄壁零件整体化，缩短了制造周期，提高了零件整体性能。但传统的SPF/DB工艺由于其气压加载方式复杂，造成其气路设备复杂，造价高，并且气压大小不易控制，极大的限制了超塑成形技术的应用，为此提出了气化剂SPF/DB新技术，该技术利用气化剂分解产生的气压对坯料进行加载成形，从而极大地简化了气压加载方式，然而由于该技术一般采用普通的加热方式如电阻炉、加热棒控制气化剂分解速率，从而造成气压加载的可控性较差，至今这个问题还未有良好的解决方式。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种脉冲电流加热的气化剂加压胀形装置，以解决气化剂超塑成形或扩散连接工艺中气化剂分解通过电阻炉或加热棒的加热方式使气化剂分解，但这种加热方式中存在气化剂分解速率难以控制的问题。

本实用新型为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种脉冲电流加热的气化剂加压胀形装置，它包括外壳体、上陶瓷模、下陶瓷模、加热电源、两个导电杆、上坯料板、下坯料板和多组气化剂，所述外壳体包括上盖板和下箱体，下箱体的顶端为敞口端，所述上盖板设置在下箱体的敞口端处，上盖板的下端面固定连接有上陶瓷模，下箱体内设置有下陶瓷模，上陶瓷模和下陶瓷模之间形成有导电通道，所述上坯料板和下坯料板并列设置在导电通道内，两个导电杆并列设置，每个导电杆的一端与加热电源电连接，每个导电杆的另一端依次穿过上盖板和上陶瓷模与上坯料板相贴紧，所述导电通道内沿长度方向还加工有多个型腔，多个型腔位于两个导电杆之间，上坯料板和下坯料板之间设置有多组气化剂，气化剂与型腔一一对应设置，每组气化剂设置在其对应的型腔内。

所述加热电源为脉冲加热电源。

它还包括上通气管总成、下通气管总成和压力控制器，所述上通气管总成设置在上陶瓷模内，所述压力控制器通过上通气管总成与每个型腔的上端面相连通；所述下通气管总成设置在下陶瓷模内，所述压力控制器通过下通气管总成与每个型腔的下端面相连通。

它还包括热电偶，所述热电偶穿过外壳体连接在导电通道内的上坯料板或下坯料板上。

它还包括保温层，所述保温层位于下箱体和下陶瓷模之间，所述保温层贴紧在下箱体的内侧壁上。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型中脉冲加热电源通过导电杆传导脉冲电流，从而实现对上坯料板和下坯料板之间多组气化剂的加热工作，与现有技术相比节省了能源80％以上，加热效率高，产生的热量传递给气化剂使其分解气化于所在的型腔中。

2、本实用新型通过改变脉冲加热电源的电流密度大小来准确调节气化剂的温度，从而精确控制气化剂的分解速率，最终达到控制气化剂产生的气胀成形压力大小的效果。

3、本实用新型对气化剂的加热速率快，通过上通气管总成、下通气管总成和压力控制器之间的配合设置可以精确控制各个型腔内的背压值。

4、本实用新型操作方便，易于改装，可根据具体需要在导电通道内加工不同形状的型腔。

5、本实用新型成本低廉，能耗低、加热效率高，利于节省科研经费，适用范围广泛。

附图说明

图1是本实用新型的主视结构剖面图(图中箭头表示外界对上盖板1-1和下箱体1-2的施压方向)。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式包括外壳体1、上陶瓷模2、下陶瓷模3、加热电源6、两个导电杆8、上坯料板9、下坯料板11和多组气化剂7，所述外壳体1包括上盖板1-1和下箱体1-2，下箱体1-2的顶端为敞口端，所述上盖板1-1设置在下箱体1-2的敞口端处，上盖板1-1的下端面固定连接有上陶瓷模2，下箱体1-2内设置有下陶瓷模3，上陶瓷模2和下陶瓷模3之间形成有导电通道12，所述上坯料板9和下坯料板11并列设置在导电通道12内，两个导电杆8并列设置，每个导电杆8的一端与加热电源6电连接，每个导电杆8的另一端依次穿过上盖板1-1和上陶瓷模2与上坯料板9相贴紧，所述导电通道12内沿长度方向还加工有多个型腔10，多个型腔10位于两个导电杆8之间，上坯料板9和下坯料板11之间设置有多组气化剂7，气化剂7与型腔10一一对应设置，每组气化剂7设置在其对应的型腔10内。

型腔10的形状可根据具体需要设置为长方体、球形或其他形状。在具体使用时，需要借助外界外力对上盖板1-1和下箱体1-2进行施压，使上盖板1-1和下箱体1-2之间在压紧状态下工作，从而使上陶瓷模2和下陶瓷模3得以贴紧。同时需要对两个导电杆8进行施压，使导电杆8能够与上坯料板9相贴紧，实现有效通电的效果。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式中所述加热电源6为脉冲加热电源。其他结构及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式它还包括上通气管总成4-1、下通气管总成4-2和压力控制器5，所述上通气管总成4-1设置在上陶瓷模2内，所述压力控制器5通过上通气管总成4-1与每个型腔10的上端面相连通；所述下通气管总成4-2设置在下陶瓷模3内，所述压力控制器5通过下通气管总成4-2与每个型腔10的下端面相连通。

本实施方式中上陶瓷模2上加工有多个上通气孔，上通气孔为下通气管总成4-1的穿过孔，每个上通气孔连通在型腔10与外界之间；下陶瓷模3加工有下通气孔，下通气孔为下通气管总成4-2的穿过孔，每个下通气孔连通在型腔10与外界之间，多个压力控制器5均为数显压力控制器。数显压力控制器为现有成品件。设置压力控制器5的目的是为了有效检测和控制型腔10内的背压值。背压是指在上坯料板9的上端面及下坯料板11的下端面施加的一种与成形气压方向相反的气压。背压提高了上坯料板9和下坯料板11内部的静水压力值，从而可在一定程度上避免胀形过程中过早出现空洞等缺陷，提高成形极限。其他结构及连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式还包括热电偶13，所述热电偶13穿过外壳体1连接在导电通道12内的上坯料板9或下坯料板11上。

热电偶13为现有成本件，它是温度测量仪表中常用的测温元件，它可直接测量上坯料板9的温度，也可直接测量下坯料板11的温度，从而有效实现检测气化剂7温度的效果。其他结构及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式还包括保温层14，所述保温层14位于下箱体1-2和下陶瓷模3之间，所述保温层14贴紧在下箱体1-2的内侧壁上。其他结构及连接关系与具体实施方式四相同。

本实用新型经过多次样品试验得出，上坯料板9和下坯料板11应均采用1mm厚的镁合金或钛合金薄板；

当加热电源6的脉冲电流密度为22.5A/mm²时，通电时间为10至15秒，镁合金薄板的温度可以达到350℃左右，而传统加热方式中将镁合金薄板的温度加热到350℃时一般需要十几分钟，甚至是数十分钟；

当加热电源6的脉冲电流密度为12.5A/mm²，通电时间为15至20秒，钛合金薄板的温度可以达到920℃～950℃，而传统加热方式中将钛合金薄板的温度加热到920℃时一般需要30分钟，甚至是数小时；

本实用新型的工作过程：

首先，加工上陶瓷模2和下陶瓷模3使二者之间形成导电通道12和多个型腔10，上陶瓷模2内加工有多个上通气孔，下陶瓷模3内加工有多个下通气孔；其次将上坯料板9、下坯料板11和多组气化剂7设置在导电通道12和型腔10内，然后合模，再将两个导电杆8和一个热电偶13插入外壳体1中的导电通道12中直至两个导电杆8和一个热电偶13均与上坯料板9相贴紧，安装上通气管总成4-1、下通气管总成4-2和压力控制器5后，在两个导电杆8之间连接加热电源6，启动加热电源6进行通电，气化剂7在型腔10内进行分解产生成形气压使坯料在型腔10内发生超塑性变形直至与型腔10内壁贴合形成所需超塑零件，所需超塑零件成形结束后，切断电源，取出热电偶，最后待所需超塑零件冷却至室温时取出即可。

Claims (5)

1.一种脉冲电流加热的气化剂加压胀形装置，其特征在于：它包括外壳体(1)、上陶瓷模(2)、下陶瓷模(3)、加热电源(6)、两个导电杆(8)、上坯料板(9)、下坯料板(11)和多组气化剂(7)，所述外壳体(1)包括上盖板(1-1)和下箱体(1-2)，下箱体(1-2)的顶端为敞口端，所述上盖板(1-1)设置在下箱体(1-2)的敞口端处，上盖板(1-1)的下端面固定连接有上陶瓷模(2)，下箱体(1-2)内设置有下陶瓷模(3)，上陶瓷模(2)和下陶瓷模(3)之间形成有导电通道(12)，所述上坯料板(9)和下坯料板(11)并列设置在导电通道(12)内，两个导电杆(8)并列设置，每个导电杆(8)的一端与加热电源(6)电连接，每个导电杆(8)的另一端依次穿过上盖板(1-1)和上陶瓷模(2)与上坯料板(9)相贴紧，所述导电通道(12)内沿长度方向还加工有多个型腔(10)，多个型腔(10)位于两个导电杆(8)之间，上坯料板(9)和下坯料板(11)之间设置有多组气化剂(7)，气化剂(7)与型腔(10)一一对应设置，每组气化剂(7)设置在其对应的型腔(10)内。

2.根据权利要求1所述的一种脉冲电流加热的气化剂加压胀形装置，其特征在于：所述加热电源(6)为脉冲加热电源。

3.根据权利要求1或2所述的一种脉冲电流加热的气化剂加压胀形装置，其特征在于：它还包括上通气管总成(4-1)、下通气管总成(4-2)和压力控制器(5)，所述上通气管总成(4-1)设置在上陶瓷模(2)内，所述压力控制器(5)通过上通气管总成(4-1)与每个型腔(10)的上端面相连通；所述下通气管总成(4-2)设置在下陶瓷模(3)内，所述压力控制器(5)通过下通气管总成(4-2)与每个型腔(10)的下端面相连通。

4.根据权利要求3所述的一种脉冲电流加热的气化剂加压胀形装置，其特征在于：它还包括热电偶(13)，所述热电偶(13)穿过外壳体(1)连接在导电通道(12)内的上坯料板(9)或下坯料板(11)上。

5.根据权利要求4所述的一种脉冲电流加热的气化剂加压胀形装置，其特征在于：它还包括保温层(14)，所述保温层(14)位于下箱体(1-2)和下陶瓷模(3)之间，所述保温层(14)贴紧在下箱体(1-2)的内侧壁上。