本發(fā)明涉及機(jī)械工程學(xué)科中塑性加工工藝領(lǐng)域，尤其涉及一種高溫?zé)釓?qiáng)旋加熱方法及裝置。

背景技術(shù)：

流動(dòng)旋壓是獲得高尺寸精度、高形狀精度、高機(jī)械性能筒形件的加工方法，克服了一般無(wú)縫擠壓成形零件的一些缺陷，如壁厚均勻性較差、圓度及直線度較差、甚至機(jī)械性能達(dá)不到要求等。而流動(dòng)旋壓(一種強(qiáng)力旋壓)方法已在航空航天、軍事裝備、汽車(chē)配件等領(lǐng)域獲得了應(yīng)用。目前對(duì)于一些較為難變形材料的強(qiáng)力旋壓，一般采用對(duì)坯料進(jìn)行加熱的方式進(jìn)行。而所采用的加熱方式，基本都是火焰加熱或者加熱爐加熱。前者直接用火焰往旋壓毛坯上噴射，這種方法的溫度控制能力較差，存在較大的溫度偏差，對(duì)于成形溫度較低、溫度范圍較大的情況比較適用；后者能比較準(zhǔn)確地控制溫度，但當(dāng)毛坯從加熱爐中取出，在成形過(guò)程中溫度不斷下降，雖然也可以再采用火焰補(bǔ)熱的方法以維持溫度，但終究無(wú)法較好地實(shí)現(xiàn)溫度的穩(wěn)定性。特別對(duì)于需要很高成形溫度而且溫度范圍較窄的情況，上述方法均無(wú)法完成加熱要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便的高溫?zé)釓?qiáng)旋加熱方法及裝置。可有效地提高金屬材料高溫?zé)釓?qiáng)旋的溫度控制精度，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品合格率，降低生產(chǎn)成本。

本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種高溫?zé)釓?qiáng)旋加熱裝置，包括安裝在旋輪架6周?chē)娜舾蓚€(gè)旋輪7、用于安裝管坯8的旋壓芯模9；旋壓芯模9用于給管坯8提供周向旋轉(zhuǎn)力矩，旋輪7用于給管坯8由外向內(nèi)提供徑向壓力；當(dāng)旋輪架6由上往下移動(dòng)時(shí)，所述旋輪7與管坯8的外壁相接觸，并在管坯8的旋轉(zhuǎn)作用下，通過(guò)旋輪7給管坯8提供一個(gè)徑向旋壓力矩；

所述高溫?zé)釓?qiáng)旋加熱裝置還包括一個(gè)安裝在旋輪架6上并與旋輪架6同步上下運(yùn)動(dòng)的環(huán)形感應(yīng)圈2和紅外測(cè)溫頭4；

所述該環(huán)形感應(yīng)圈2套裝在旋壓芯模9上，位于旋輪7的下方；當(dāng)旋壓芯模9上安裝有管坯8時(shí)，該環(huán)形感應(yīng)圈2套于管坯8的外部并與管坯8的周壁間隙配合；

所述紅外測(cè)溫頭4位于旋輪7與環(huán)形感應(yīng)圈2之間，即紅外測(cè)溫頭4所處水平面低于旋輪7的水平面，高于環(huán)形感應(yīng)圈2的水平面；當(dāng)旋壓芯模9上安裝有管坯8時(shí)，紅外測(cè)溫頭4始終指向管坯8上、旋輪7與環(huán)形感應(yīng)圈2之間的區(qū)域，該區(qū)域即為管坯8的紅外測(cè)溫區(qū)域；環(huán)形感應(yīng)圈2用于給管坯8加熱區(qū)域加熱。

所述環(huán)形感應(yīng)圈2連接感應(yīng)加熱器1，紅外測(cè)溫頭4連接溫度控制器3；所述溫度控制器3與感應(yīng)加熱器1電訊連接；紅外測(cè)溫頭4將管坯8的紅外測(cè)溫區(qū)域所測(cè)得的實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)反饋給溫度控制器3，溫度控制器3再將該實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)與設(shè)定溫度進(jìn)行比較后，控制環(huán)形感應(yīng)圈2溫度的加/減，進(jìn)而給管坯8的加熱區(qū)域提供所需溫度。

所述環(huán)形感應(yīng)圈2與旋輪7之間相隔5mm～10mm。

所述環(huán)形感應(yīng)圈2和紅外測(cè)溫頭4通過(guò)安裝架5固定在旋輪架6。

一種高溫?zé)釓?qiáng)旋加熱方法，其包括如下步驟：

步驟一：熱強(qiáng)旋成形前，首先調(diào)整各旋輪7至管坯8中心線的距離，該距離應(yīng)小于管坯8的外徑，以便使成形時(shí)管坯8的壁厚減薄、長(zhǎng)度增加；

步驟二：然后移動(dòng)旋輪架6，使紅外測(cè)溫頭4大致對(duì)準(zhǔn)管坯8的上端起始區(qū)域；

步驟三：再設(shè)定溫度控制器3的控制溫度，若管坯8材料的最佳成形溫度為t，則設(shè)定控制溫度為t+30～50℃；

步驟四：完成步驟三后，首先給環(huán)形感應(yīng)圈2通電，使處于環(huán)形感應(yīng)圈2內(nèi)的管坯8加熱區(qū)域加熱，并升溫至設(shè)定值，這時(shí)旋輪架6按預(yù)設(shè)速度帶動(dòng)旋輪7往下移動(dòng)，開(kāi)始對(duì)管坯8進(jìn)行熱強(qiáng)旋加工；

步驟五：在旋輪7向下進(jìn)給過(guò)程中，環(huán)形感應(yīng)圈2不斷給旋輪7前方的區(qū)域加熱，并由紅外測(cè)溫頭4適時(shí)測(cè)量并反饋所測(cè)溫度至溫度控制器3，由溫度控制器3適時(shí)調(diào)整感應(yīng)加熱器1的輸出功率，以保持與旋輪7接觸的材料處于最佳變形溫度下進(jìn)行塑性變形；

步驟六：當(dāng)旋輪7向下進(jìn)給到指定位置時(shí)停止，關(guān)閉電源，使感應(yīng)加熱器1停止加熱；此時(shí)，若管坯8達(dá)到了所要求的塑性變薄率，則完成熱強(qiáng)旋成形；若管坯8未達(dá)到所要求的塑性變薄率，則重復(fù)步驟一至六，完成多道次旋壓，直至管坯8達(dá)到所需變薄率。

所述設(shè)定控制溫度為t+30～50℃，目的在于：之所以要增加30～50℃，是由于環(huán)形感應(yīng)圈2在對(duì)管坯8感應(yīng)加熱時(shí)，最高溫度位于環(huán)形感應(yīng)圈2所形成的圓環(huán)內(nèi)部覆蓋區(qū)域，圓環(huán)內(nèi)部覆蓋區(qū)域之外的溫度逐漸降低，而紅外測(cè)溫頭4的紅外測(cè)溫點(diǎn)的位置比旋輪7更臨近該圓環(huán)內(nèi)部覆蓋區(qū)域(即最高溫度區(qū)域)，因此，測(cè)溫點(diǎn)的溫度應(yīng)比管坯8的材料變形部位的溫度略高，這樣才能使管坯8變形區(qū)域獲得最佳變形溫度。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：

本發(fā)明高溫?zé)釓?qiáng)旋加熱裝置還包括一個(gè)安裝在旋輪架6上并與旋輪架6同步上下運(yùn)動(dòng)的環(huán)形感應(yīng)圈2和紅外測(cè)溫頭4；該環(huán)形感應(yīng)圈2套裝在旋壓芯模9上，位于旋輪7的下方；當(dāng)旋壓芯模9上安裝有管坯8時(shí)，該環(huán)形感應(yīng)圈2套于管坯8的外部并與管坯8的周壁間隙配合；紅外測(cè)溫頭4位于在旋輪7與環(huán)形感應(yīng)圈2之間，即紅外測(cè)溫頭4所處水平面低于旋輪7的水平面，高于環(huán)形感應(yīng)圈2的水平面；當(dāng)旋壓芯模9上安裝有管坯8時(shí)，紅外測(cè)溫頭4始終指向管坯8上、旋輪7與環(huán)形感應(yīng)圈2之間的區(qū)域，該區(qū)域即為管坯8的紅外測(cè)溫區(qū)域；環(huán)形感應(yīng)圈2用于給管坯8加熱區(qū)域加熱。采用這種結(jié)構(gòu)布局，能夠適應(yīng)成形溫度范圍窄的難變形金屬，溫度控制精度達(dá)到±5℃，有利于提高零件的壁厚均勻性、性能均勻性和產(chǎn)品穩(wěn)定性。

本發(fā)明通過(guò)環(huán)形感應(yīng)圈2和紅外測(cè)溫頭4的配合作用，能夠在較高溫度(大于1000℃)下進(jìn)行管坯熱強(qiáng)旋成形，實(shí)現(xiàn)難變形金屬的熱強(qiáng)旋加工。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明高溫?zé)釓?qiáng)旋加熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。

實(shí)施例

如圖1所示。本發(fā)明公開(kāi)了一種高溫?zé)釓?qiáng)旋加熱裝置，包括安裝在旋輪架6周?chē)娜舾蓚€(gè)旋輪7、用于安裝管坯8的旋壓芯模9；旋壓芯模9用于給管坯8提供支撐，旋輪7用于給管坯8由外向內(nèi)提供徑向壓力；當(dāng)旋輪架6由上往下移動(dòng)時(shí)，所述旋輪7與管坯8的外壁相接觸，并在管坯8的旋轉(zhuǎn)作用下，通過(guò)旋輪7給管坯8提供一個(gè)徑向旋壓力；

所述高溫?zé)釓?qiáng)旋加熱裝置還包括一個(gè)安裝在旋輪架6上并與旋輪架6同步上下運(yùn)動(dòng)的環(huán)形感應(yīng)圈2和紅外測(cè)溫頭4；

所述該環(huán)形感應(yīng)圈2套裝在旋壓芯模9上，位于旋輪7的下方；當(dāng)旋壓芯模9上安裝有管坯8時(shí)，該環(huán)形感應(yīng)圈2套于管坯8的外部并與管坯8的周壁間隙配合；

所述紅外測(cè)溫頭4位于在旋輪7與環(huán)形感應(yīng)圈2之間，即紅外測(cè)溫頭4所處水平面低于旋輪7的水平面，高于環(huán)形感應(yīng)圈2的水平面；當(dāng)旋壓芯模9上安裝有管坯8時(shí)，紅外測(cè)溫頭4始終指向管坯8上、旋輪7與環(huán)形感應(yīng)圈2之間的區(qū)域，該區(qū)域即為管坯8的紅外測(cè)溫區(qū)域；環(huán)形感應(yīng)圈2用于給管坯8加熱區(qū)域加熱。

所述環(huán)形感應(yīng)圈2連接感應(yīng)加熱器1，紅外測(cè)溫頭4連接溫度控制器3；所述溫度控制器3與感應(yīng)加熱器1電訊連接；紅外測(cè)溫頭4將管坯8的紅外測(cè)溫區(qū)域所測(cè)得的實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)反饋給溫度控制器3，溫度控制器3再將該實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)與設(shè)定溫度進(jìn)行比較后，控制環(huán)形感應(yīng)圈2溫度的加/減，進(jìn)而給管坯8的加熱區(qū)域提供所需溫度。

所述環(huán)形感應(yīng)圈2與旋輪7之間相隔5mm～10mm。

所述環(huán)形感應(yīng)圈2和紅外測(cè)溫頭4通過(guò)安裝架5固定在旋輪架6。

本發(fā)明高溫?zé)釓?qiáng)旋加熱方法，可通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟一：熱強(qiáng)旋成形前，首先調(diào)整各旋輪7至管坯8中心線的距離，該距離應(yīng)小于管坯8的外徑，以便成形時(shí)使管坯8的壁厚減薄、長(zhǎng)度增加；

步驟二：然后移動(dòng)旋輪架6，使紅外測(cè)溫頭4大致對(duì)準(zhǔn)管坯8的上端起始區(qū)域；

步驟三：再設(shè)定溫度控制器3的控制溫度，若管坯8材料的最佳成形溫度為t，則設(shè)定控制溫度為t+30～50℃；

步驟四：完成步驟三后，首先給環(huán)形感應(yīng)圈2通電，使處于環(huán)形感應(yīng)圈2內(nèi)的管坯8加熱區(qū)域加熱，并升溫至設(shè)定值，這時(shí)旋輪架6按預(yù)設(shè)速度帶動(dòng)旋輪7往下移動(dòng)，開(kāi)始對(duì)管坯8進(jìn)行熱強(qiáng)旋加工；

步驟五：在旋輪7向下進(jìn)給過(guò)程中，環(huán)形感應(yīng)圈2不斷給旋輪7前方的區(qū)域加熱，并由紅外測(cè)溫頭4適時(shí)測(cè)量并反饋所測(cè)溫度至溫度控制器3，由溫度控制器3適時(shí)調(diào)整感應(yīng)加熱器1的輸出功率，以保持與旋輪7接觸的材料處于最佳變形溫度下進(jìn)行塑性變形；

步驟六：當(dāng)旋輪7向下進(jìn)給到指定位置時(shí)停止，關(guān)閉電源，使感應(yīng)加熱器1停止加熱；此時(shí)，若管坯8達(dá)到了所要求的塑性變薄率，則完成熱強(qiáng)旋成形；若管坯8未達(dá)到所要求的塑性變薄率，則重復(fù)步驟一至六，完成多道次旋壓，直至管坯8達(dá)到所需變薄率。

設(shè)定控制溫度為t+30～50℃，目的在于：之所以要增加30～50℃，由于環(huán)形感應(yīng)圈2在對(duì)管坯8感應(yīng)加熱時(shí)，最高溫度位于環(huán)形感應(yīng)圈2所形成的圓環(huán)內(nèi)部覆蓋區(qū)域，圓環(huán)內(nèi)部覆蓋區(qū)域之外的溫度逐漸降低，而紅外測(cè)溫頭4的紅外測(cè)溫點(diǎn)的位置比旋輪7更臨近該圓環(huán)內(nèi)部覆蓋區(qū)域(即最高溫度區(qū)域)，因此，測(cè)溫點(diǎn)的溫度應(yīng)比管坯8的材料變形部位的溫度略高，這樣才能使管坯8變形區(qū)域獲得最佳變形溫度。

如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。

本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。