鈦合金薄壁結構大型超塑成型機加熱平臺系統

1、設備名稱(chēng)、臺數

鈦合金薄壁結構大型超塑成型機加熱平臺系統     二臺

2、設備用途和工作條件

2.1本機具有獨立的加熱系統、電氣系統、鋼加熱平臺、溫度控制系統，陶瓷隔熱承壓平臺、加熱元件、水循環(huán)冷卻系統、四側保溫爐門(mén)等部分組成。本機四側爐門(mén)具有自動(dòng)升降控制,四個(gè)側面設置耐高溫陶瓷纖維保溫材料，四個(gè)側面爐門(mén)內壁上設置加熱系統，上下鋼加熱平臺中設置有用于放置單頭加熱管的圓孔，設置單頭加熱管發(fā)熱，鋼加熱平臺和磨具同時(shí)受熱，整個(gè)爐膛的溫度升高，自動(dòng)記錄儀具有自動(dòng)記錄歷史數據和升溫曲線(xiàn)，智能儀表具有超溫自動(dòng)報警功能。鋼加熱平臺的下方設置陶瓷隔熱承壓平臺，陶瓷平臺上設置單頭加熱管；冷卻保護板中有冷卻水循環(huán)以阻止熱量向液壓機傳遞，周?chē)貙涌梢詼p少設備操作時(shí)的熱量損失。熱成型加熱平臺共有兩組，分別安裝在液壓機的上工作臺和下工作臺上，同四面的保溫門(mén)一起構成加熱系統。

2.2本機適用于鈦合金板材的熱沖壓、熱矯形的制造工藝。

2.3設備在室內配合500T鈦合金薄壁結構大型超塑成型機使用，允許環(huán)境溫度：0℃-45℃;冷卻水供水:壓力：0.25-0.4MPa，進(jìn)水溫度：≦25℃；相對濕度：≦90%；電源電壓：380V±10%AC，三相五線(xiàn)，50HZ。

3、主要技術(shù)參數

4、加熱系統

4.1加熱系統：整個(gè)加熱系統分為兩個(gè)系統，一個(gè)系統為輔助加熱系統，加熱元件為單頭鎳合金絲，安裝在磨具平臺內設置的圓孔內，接線(xiàn)端設置在磨具平臺的外部，具有安裝方便的特點(diǎn)；另一個(gè)系統為主加熱系統設置在四側爐門(mén)的內壁上，鑲嵌含鉬耐高溫電爐絲（0Cr27AI17Mn2），用于保證爐膛快速加熱和保證爐膛的溫度均勻性。

4.2鋼加熱平臺下陶瓷隔熱承壓平臺具有阻斷熱量向壓力機方向傳遞，還具有承壓功能，陶瓷隔熱承壓平臺為新型梯度保溫承壓平臺，采用特殊的梯度材料和制作工藝，既具有承壓功能、保溫功能，又具有長(cháng)壽命功能。

4.3爐膛尺寸：1800×1350×1200mm

4.5爐膛保溫材料，爐膛的保溫材料為真空成型的氧化鋁纖維板，具有熱熔小，保溫性能好、節能的特點(diǎn)。

4.6四側爐膛內壁上的加熱系統共分為6個(gè)區，分別設置6支熱電偶，每只熱電偶的套管內設置兩個(gè)測溫元件，分別于一個(gè)控溫儀表和一個(gè)顯示儀表相連接。

4.7爐膛內的主加熱系統溫度為1050℃，輔助加熱系統加熱溫度為850℃，有利于單管加熱器的壽命。

4.8測溫元件為K型熱電偶，測溫范圍為0-1200℃。

4.9爐膛的溫度均勻性為：±7℃

5、鋼加熱平臺、陶瓷隔熱承重平臺

5.1鋼加熱平臺尺寸：1800×1350mm

5.2熱成形加熱平臺主要作用為安裝磨具、承壓、耐溫和保溫，熱成形加熱平臺內設置有一排圓孔，圓孔的中心線(xiàn)在一個(gè)平面內，單頭加熱元件從開(kāi)口的一端插入圓孔內，單頭加熱元件發(fā)熱后，把熱量傳遞給磨具平臺，鋼加熱平臺被加熱后，爐膛溫度升高；熱成形磨具平臺選用高溫合金制作，鋼加熱平臺上加工有T形槽用于安裝模具。

5.3耐高溫陶瓷隔熱承重平臺設置在鋼加熱平臺的下部，主要具有承載和保溫隔熱的作用。耐高溫陶瓷隔熱承重平臺下部是水循環(huán)冷卻板。

6、水循環(huán)冷卻板

6.1下部的水循環(huán)冷卻板材質(zhì)為不銹鋼材質(zhì)，設置在鋼加熱平臺下部陶瓷隔熱承重平與機床底座之間，通過(guò)水循環(huán)冷卻，以減少加熱爐的熱量傳到機床本體，從而減少機床因受熱產(chǎn)生的變形。

6.2上部的水循環(huán)冷卻板材質(zhì)為不銹鋼材質(zhì)，設置在鋼加熱平臺上部陶瓷隔熱承重平機床底座之間，通過(guò)水循環(huán)冷卻，以減少加熱爐的熱量傳到機床本體，從而減少機床因受熱產(chǎn)生的變形。

6.3水冷系統由水泵、過(guò)濾器、流量傳感器、溫度傳感器、管道等組成。

6.4水泵：根據超塑成型水冷系統的需要，上、下隔熱平臺的水流量不小于1000L/h；水泵流量應大于上、下平臺的水流量之和。

6.5過(guò)濾器：過(guò)濾進(jìn)水中的雜質(zhì)，防止管道堵塞。

6.6流量傳感器：檢測水冷系統的水流流量，管道中的水流量低于1000L/h時(shí)系統發(fā)出報警。

6.7溫度傳感器：檢測水冷系統回水溫度，如回水溫度高于60℃，系統發(fā)出報警。

7、控制氣路與爐門(mén)升降系

7.1工作室的四側均有保溫爐門(mén)，爐門(mén)為不銹鋼板結構加保溫材料。前后爐門(mén)上下移動(dòng)的導軌固定在頂梁，由氣壓控制上下移動(dòng)，開(kāi)啟高度（600mm或由沈飛定）；為了保證良好的密封保溫效果，四側爐門(mén)由系統氣壓鎖緊。

7.2前后門(mén)的升降及開(kāi)關(guān)、左右門(mén)的開(kāi)關(guān)、前后門(mén)高點(diǎn)防掉落保護都由氣壓控制氣缸實(shí)現。

7.3氣源：進(jìn)入到控制氣路的氣體應經(jīng)過(guò)三聯(lián)件，保證氣體干燥、干凈及壓力穩定（0.5MPa）,在三聯(lián)件后面裝有壓力檢測裝置（壓力傳感器），系統壓力不能低于0.4MPa，低于0.4MPa時(shí)應發(fā)出報警。

7.4前后門(mén)開(kāi)關(guān)及升降：前后門(mén)的開(kāi)關(guān)及升降動(dòng)作都由氣缸實(shí)現。前后門(mén)的開(kāi)關(guān)由二位五通換向閥控制氣缸的動(dòng)作，不得電且系統壓力正常狀態(tài)下，前后門(mén)應處于關(guān)閉狀態(tài)；升降由三位五通換向閥控制氣缸的動(dòng)作，前后門(mén)可以再升降高度范圍內的任意位置短暫停留。

7.5左右門(mén)開(kāi)關(guān)：左右門(mén)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由氣缸實(shí)現。左右門(mén)的開(kāi)關(guān)由二位五通換向閥控制氣缸動(dòng)作，不得電且系統壓力正常狀態(tài)下，左右門(mén)應處于關(guān)閉狀態(tài)。

7.6前后門(mén)高點(diǎn)方掉落保護：前后門(mén)在到達高點(diǎn)時(shí)，鎖緊氣缸彈出，將門(mén)卡住以防止掉落，氣缸的運動(dòng)由二位五通換向閥控制。

8、超塑氣壓加載系統

8.1超塑氣壓加載系統是進(jìn)行復雜零部件超塑成形的重要硬件設施。利用機床電器控制系統中的工控機和PLC，每條管路均有各自的小流量伺服調節閥和壓力傳感器，使模腔成形氣壓可以按預定的壓力P-t（壓力-時(shí)間）曲線(xiàn)連續調節。

8.2超塑氣壓加載系統的主要功能有：

8.2.1吹氬氣和抽真空功能：氬氣與真空間的轉換由直動(dòng)式電磁閥的通斷控制實(shí)現。

8.2.1.1氬氣：氬氣是超塑成形中的保護氣體，其作用是防止鈦合金零件在成形過(guò)程中吸氫和氧化。氬氣由氬氣瓶供應，氬氣瓶的出口處裝有減壓閥，將系統壓力減至4MPa；減壓閥后面裝有安全閥（4MPa）用于保護壓力管路；氬氣的壓力由比例閥控制。

8.2.2真空：抽真空的作用是排除鈦合金零件中的殘余氣體，防止鈦合金零件在成形過(guò)程中吸氫和氧化。抽真空由真空泵實(shí)現，真空泵根據真空度需要進(jìn)行選擇。

8.3超塑成形：連續調節模腔成形氣壓，保證超塑成形在應變速度范圍內進(jìn)行。超塑成形時(shí)，模腔成形壓力P-t（壓力-時(shí)間）曲線(xiàn)的連續調節由比例閥實(shí)現。

8.4正反脹形：超塑成形是在兩向拉應力和模腔無(wú)補料下進(jìn)行，由于各點(diǎn)應力狀態(tài)差異和各點(diǎn)貼膜時(shí)間不同，決定了成形件厚度均勻性較差。正反脹形可以改善成形件零部件厚度分布。