感應(yīng)加熱旋壓成形系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬塑性成形技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種感應(yīng)加熱旋壓成形系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)匣殼體類零件是航空發(fā)動機(jī)上重要的承力部件，隨著機(jī)匣零件的工作溫度不斷提高，對零件材料的耐高溫性能的要求也越來越高，目前通常采用高溫合金和更輕質(zhì)的金屬間化合物等材料。
[0003]目前，一般采用火焰加熱旋壓成形的方法制造發(fā)動機(jī)機(jī)匣類零件。旋壓作為近代塑性加工中的一種新工藝，在生產(chǎn)薄壁高精度回轉(zhuǎn)體零件方面具有如下明顯優(yōu)勢:強(qiáng)力旋壓后材料的強(qiáng)度和硬度比母材提高了約10%?25%，因此強(qiáng)力旋壓能有效地減小零件的設(shè)計壁厚、減輕重量，其疲勞性能也能顯著提高;強(qiáng)力旋壓屬于整體成形技術(shù)，成形的零件沒有母線焊縫，因此零件整體性能提高，尤其是疲勞壽命能顯著提高；由于減薄率較大，強(qiáng)力旋壓能有效改善或消除母材中細(xì)小冶金缺陷，或暴露出母材中嚴(yán)重缺陷。
[0004]旋壓是用于成形薄壁空心回轉(zhuǎn)零件的一種金屬塑性成形方法。圖1是現(xiàn)有的旋壓成形工藝的示意圖，如圖1所示，借助旋輪I等工具對旋壓坯料3(例如金屬平板坯料或預(yù)制坯料)施加壓力，使之產(chǎn)生連續(xù)的局部塑性變形而成形。通常是先將旋壓坯料3卡緊在旋壓機(jī)的旋壓模具5(即芯模)上，由主軸帶動芯模和坯料旋轉(zhuǎn)，然后旋輪I以一定的軌跡和移動速率對旋壓坯料3施加壓力，使坯料產(chǎn)生連續(xù)、逐點(diǎn)的塑性變形，從而獲得各種母線形狀的空心旋轉(zhuǎn)體零件，如圖中旋壓成形零件4所示。圖1中，2表示尾頂。
[0005]火焰加熱旋壓成形方法使用氧乙炔或者氧氣丙烷作為加熱源，加熱方便，加熱成本較低，因此，該方法應(yīng)用廣泛。
[0006]但是，旋壓過程中采用火焰加熱的方法，存在以下缺點(diǎn):
[0007](I)火焰加熱采用手工操作，溫度均勻性難以保證；
[0008](2)火焰加熱輻射大，勞動強(qiáng)度大；
[0009](3)火焰加熱效率低，加熱900°C以上至少需要十分鐘，加熱到1000°C所需時間更長；
[0010](4)對旋壓設(shè)備主軸箱和旋輪的熱輻射大，長時間加熱，降低設(shè)備的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明提供了一種感應(yīng)加熱旋壓成形系統(tǒng)及方法，以至少解決現(xiàn)有的火焰加熱旋壓成形方法加熱效率低、勞動強(qiáng)度大、影響旋壓設(shè)備使用壽命的問題。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種感應(yīng)加熱旋壓成形系統(tǒng)，包括:床頭箱、旋壓模具、感應(yīng)器、電源裝置、冷卻裝置和調(diào)節(jié)裝置;所述旋壓模具安裝在所述床頭箱的主軸上；所述感應(yīng)器位于所述旋壓模具上側(cè)，所述感應(yīng)器的一端與卡緊在所述旋壓模具上的平板旋壓坯料保持預(yù)設(shè)距離，另一端連接至所述電源裝置;所述冷卻裝置通入所述感應(yīng)器和所述電源裝置內(nèi)部，用于為所述感應(yīng)器和所述電源裝置降溫;所述電源裝置，用于給所述感應(yīng)器提供交流電，其中所述交流電使得所述平板旋壓坯料產(chǎn)生感應(yīng)電流，以加熱所述平板旋壓坯料;所述調(diào)節(jié)裝置，與所述感應(yīng)器連接，用于調(diào)整所述感應(yīng)器的位置和角度，帶動所述感應(yīng)器移動和轉(zhuǎn)動，使得所述感應(yīng)器跟隨所述平板旋壓坯料的形狀運(yùn)動。
[0013]在一個實(shí)施例中，所述電源裝置包括:交直流轉(zhuǎn)換電路、濾波電路和單相逆變電路;所述交直流轉(zhuǎn)換電路，用于將三相工頻交流電轉(zhuǎn)換為電壓可調(diào)節(jié)的直流電;所述濾波電路，連接至所述交直流轉(zhuǎn)換電路，用于對所述直流電進(jìn)行濾波;所述單相逆變電路，連接至所述濾波電路，用于將濾波后的直流電轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)頻率的單相交流電。
[0014]在一個實(shí)施例中，所述感應(yīng)器由空心金屬管繞制而成，空心處可通入冷卻水，以實(shí)現(xiàn)降溫。
[0015]在一個實(shí)施例中，所述冷卻裝置包括水箱及與所述水箱連接的水管，所述水管通入所述電源裝置和所述感應(yīng)器內(nèi)。
[0016]在一個實(shí)施例中，所述調(diào)節(jié)裝置包括:懸臂支架、軸向移動部件、升降部件和角度調(diào)節(jié)部件;所述懸臂支架安裝在所述床頭箱上部;所述軸向移動部件、所述升降部件和所述角度調(diào)節(jié)部件的安裝均依附于所述懸臂支架;所述軸向移動部件，用于使所述感應(yīng)器沿著所述旋壓模具的軸向方向移動;所述升降部件，用于使所述感應(yīng)器沿著垂直于地面的方向移動;所述角度調(diào)節(jié)部件，用于使所述感應(yīng)器跟隨所述平板旋壓坯料的形狀旋轉(zhuǎn)。
[0017]在一個實(shí)施例中，所述軸向移動部件包括:移動導(dǎo)軌和支撐板;所述移動導(dǎo)軌安裝在所述懸臂支架上，所述移動導(dǎo)軌的方向與所述旋壓模具的軸向方向平行;所述支撐板下安裝有至少兩個移動手輪，所述移動手輪置于所述移動導(dǎo)軌上且與所述移動導(dǎo)軌匹配;所述升降部件包括:升降絲杠和升降手輪;所述升降絲杠垂直于地面，安裝在所述支撐板中，所述升降絲杠與所述電源裝置連接;所述升降手輪置于所述支撐板上且與所述升降絲杠匹配。
[0018]在一個實(shí)施例中，所述角度調(diào)節(jié)部件包括:角度調(diào)節(jié)手輪和角度調(diào)節(jié)繩;所述角度調(diào)節(jié)手輪安裝在所述軸向移動部件的支撐板上，所述角度調(diào)節(jié)繩由所述角度調(diào)節(jié)手輪引出且與所述電源裝置連接。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種應(yīng)用上述任一感應(yīng)加熱旋壓成形系統(tǒng)進(jìn)行感應(yīng)加熱旋壓成形的方法，包括:將平板旋壓坯料卡緊在旋壓模具上，所述平板旋壓坯料與感應(yīng)器保持預(yù)設(shè)距離;利用電源裝置給所述感應(yīng)器提供預(yù)設(shè)頻率的交流電，其中，所述交流電使得所述平板旋壓坯料產(chǎn)生感應(yīng)電流，以加熱所述平板旋壓坯料;在旋壓過程中，利用調(diào)節(jié)裝置調(diào)整所述感應(yīng)器的位置和角度，帶動感應(yīng)器移動和轉(zhuǎn)動，使得所述感應(yīng)器跟隨所述平板旋壓坯料的形狀運(yùn)動，加熱整個平板旋壓坯料；以及通過冷卻裝置為所述感應(yīng)器和所述電源裝置降溫。
[0020]在一個實(shí)施例中，利用調(diào)節(jié)裝置調(diào)整所述感應(yīng)器的位置和角度，包括:調(diào)節(jié)軸向移動部件，使所述感應(yīng)器沿著所述旋壓模具的軸向方向移動;調(diào)節(jié)升降部件，使所述感應(yīng)器沿著垂直于地面的方向移動；調(diào)節(jié)角度調(diào)節(jié)部件，使所述感應(yīng)器跟隨所述平板旋壓坯料的形狀旋轉(zhuǎn)。
[0021]通過本發(fā)明的感應(yīng)加熱旋壓成形系統(tǒng)及方法，旋壓過程采用感應(yīng)加熱方式，加熱效率高，在短時間內(nèi)毛坯溫度急劇升高，2至3分鐘可達(dá)到旋壓成形溫度；由于感應(yīng)加熱速度快，感應(yīng)加熱過程中坯料的熱量向芯模傳導(dǎo)很少，減少了加熱對旋壓模具和旋壓設(shè)備的損傷，不會影響旋壓芯模的壽命和旋壓設(shè)備的安全;通過調(diào)節(jié)裝置調(diào)整感應(yīng)器位置和角度，使得感應(yīng)器跟隨平板旋壓坯料的形狀運(yùn)動，從而感應(yīng)加熱溫度均勻，保證了旋壓零件組織的均勻性和穩(wěn)定性；另外，感應(yīng)加熱旋壓成形，降低了勞動強(qiáng)度和成形過程的熱輻射，改善工作環(huán)境。
【附圖說明】
[0022]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。在附圖中:
[0023]圖1是現(xiàn)有的旋壓成形工藝的示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的感應(yīng)加熱旋壓成形系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的感應(yīng)器跟隨坯料旋轉(zhuǎn)的示意圖；
[0026]圖4是本發(fā)明實(shí)施例的感應(yīng)加熱旋壓成形方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0028]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種感應(yīng)加熱旋壓成形系統(tǒng)，適用于平板旋壓坯料。圖2是本發(fā)明實(shí)施例的感應(yīng)加熱旋壓成形系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，該感應(yīng)加熱旋壓成形系統(tǒng)包括:床頭箱10、旋壓模具20、感應(yīng)器30、電源裝置40、冷卻裝置(圖中未示出)和調(diào)節(jié)裝置50 ο
[0029]旋壓模具20安裝在床頭箱10的主軸上。感應(yīng)器30位于旋壓模具20上側(cè)，感應(yīng)器30的一端與卡緊在旋壓模具20上的平板旋