钛合金薄壁结构大型超塑成型机加热平台系统

1、设备名称、台数

钛合金薄壁结构大型超塑成型机加热平台系统     二台

2、设备用途和工作条件

2.1本机具有独立的加热系统、电气系统、钢加热平台、温度控制系统，陶瓷隔热承压平台、加热元件、水循环冷却系统、四侧保温炉门等部分组成。本机四侧炉门具有自动升降控制,四个侧面设置耐高温陶瓷纤维保温材料，四个侧面炉门内壁上设置加热系统，上下钢加热平台中设置有用于放置单头加热管的圆孔，设置单头加热管发热，钢加热平台和磨具同时受热，整个炉膛的温度升高，自动记录仪具有自动记录历史数据和升温曲线，智能仪表具有超温自动报警功能。钢加热平台的下方设置陶瓷隔热承压平台，陶瓷平台上设置单头加热管；冷却保护板中有冷却水循环以阻止热量向液压机传递，周围保温层可以减少设备操作时的热量损失。热成型加热平台共有两组，分别安装在液压机的上工作台和下工作台上，同四面的保温门一起构成加热系统。

2.2本机适用于钛合金板材的热冲压、热矫形的制造工艺。

2.3设备在室内配合500T钛合金薄壁结构大型超塑成型机使用，允许环境温度：0℃-45℃;冷却水供水:压力：0.25-0.4MPa，进水温度：≦25℃；相对湿度：≦90%；电源电压：380V±10%AC，三相五线，50HZ。

3、主要技术参数

4、加热系统

4.1加热系统：整个加热系统分为两个系统，一个系统为辅助加热系统，加热元件为单头镍合金丝，安装在磨具平台内设置的圆孔内，接线端设置在磨具平台的外部，具有安装方便的特点；另一个系统为主加热系统设置在四侧炉门的内壁上，镶嵌含钼耐高温电炉丝（0Cr27AI17Mn2），用于保证炉膛快速加热和保证炉膛的温度均匀性。

4.2钢加热平台下陶瓷隔热承压平台具有阻断热量向压力机方向传递，还具有承压功能，陶瓷隔热承压平台为新型梯度保温承压平台，采用特殊的梯度材料和制作工艺，既具有承压功能、保温功能，又具有长寿命功能。

4.3炉膛尺寸：1800×1350×1200mm

4.5炉膛保温材料，炉膛的保温材料为真空成型的氧化铝纤维板，具有热熔小，保温性能好、节能的特点。

4.6四侧炉膛内壁上的加热系统共分为6个区，分别设置6支热电偶，每只热电偶的套管内设置两个测温元件，分别于一个控温仪表和一个显示仪表相连接。

4.7炉膛内的主加热系统温度为1050℃，辅助加热系统加热温度为850℃，有利于单管加热器的寿命。

4.8测温元件为K型热电偶，测温范围为0-1200℃。

4.9炉膛的温度均匀性为：±7℃

5、钢加热平台、陶瓷隔热承重平台

5.1钢加热平台尺寸：1800×1350mm

5.2热成形加热平台主要作用为安装磨具、承压、耐温和保温，热成形加热平台内设置有一排圆孔，圆孔的中心线在一个平面内，单头加热元件从开口的一端插入圆孔内，单头加热元件发热后，把热量传递给磨具平台，钢加热平台被加热后，炉膛温度升高；热成形磨具平台选用高温合金制作，钢加热平台上加工有T形槽用于安装模具。

5.3耐高温陶瓷隔热承重平台设置在钢加热平台的下部，主要具有承载和保温隔热的作用。耐高温陶瓷隔热承重平台下部是水循环冷却板。

6、水循环冷却板

6.1下部的水循环冷却板材质为不锈钢材质，设置在钢加热平台下部陶瓷隔热承重平与机床底座之间，通过水循环冷却，以减少加热炉的热量传到机床本体，从而减少机床因受热产生的变形。

6.2上部的水循环冷却板材质为不锈钢材质，设置在钢加热平台上部陶瓷隔热承重平机床底座之间，通过水循环冷却，以减少加热炉的热量传到机床本体，从而减少机床因受热产生的变形。

6.3水冷系统由水泵、过滤器、流量传感器、温度传感器、管道等组成。

6.4水泵：根据超塑成型水冷系统的需要，上、下隔热平台的水流量不小于1000L/h；水泵流量应大于上、下平台的水流量之和。

6.5过滤器：过滤进水中的杂质，防止管道堵塞。

6.6流量传感器：检测水冷系统的水流流量，管道中的水流量低于1000L/h时系统发出报警。

6.7温度传感器：检测水冷系统回水温度，如回水温度高于60℃，系统发出报警。

7、控制气路与炉门升降系

7.1工作室的四侧均有保温炉门，炉门为不锈钢板结构加保温材料。前后炉门上下移动的导轨固定在顶梁，由气压控制上下移动，开启高度（600mm或由沈飞定）；为了保证良好的密封保温效果，四侧炉门由系统气压锁紧。

7.2前后门的升降及开关、左右门的开关、前后门高点防掉落保护都由气压控制气缸实现。

7.3气源：进入到控制气路的气体应经过三联件，保证气体干燥、干净及压力稳定（0.5MPa）,在三联件后面装有压力检测装置（压力传感器），系统压力不能低于0.4MPa，低于0.4MPa时应发出报警。

7.4前后门开关及升降：前后门的开关及升降动作都由气缸实现。前后门的开关由二位五通换向阀控制气缸的动作，不得电且系统压力正常状态下，前后门应处于关闭状态；升降由三位五通换向阀控制气缸的动作，前后门可以再升降高度范围内的任意位置短暂停留。

7.5左右门开关：左右门的开关动作由气缸实现。左右门的开关由二位五通换向阀控制气缸动作，不得电且系统压力正常状态下，左右门应处于关闭状态。

7.6前后门高点方掉落保护：前后门在到达高点时，锁紧气缸弹出，将门卡住以防止掉落，气缸的运动由二位五通换向阀控制。

8、超塑气压加载系统

8.1超塑气压加载系统是进行复杂零部件超塑成形的重要硬件设施。利用机床电器控制系统中的工控机和PLC，每条管路均有各自的小流量伺服调节阀和压力传感器，使模腔成形气压可以按预定的压力P-t（压力-时间）曲线连续调节。

8.2超塑气压加载系统的主要功能有：

8.2.1吹氩气和抽真空功能：氩气与真空间的转换由直动式电磁阀的通断控制实现。

8.2.1.1氩气：氩气是超塑成形中的保护气体，其作用是防止钛合金零件在成形过程中吸氢和氧化。氩气由氩气瓶供应，氩气瓶的出口处装有减压阀，将系统压力减至4MPa；减压阀后面装有安全阀（4MPa）用于保护压力管路；氩气的压力由比例阀控制。

8.2.2真空：抽真空的作用是排除钛合金零件中的残余气体，防止钛合金零件在成形过程中吸氢和氧化。抽真空由真空泵实现，真空泵根据真空度需要进行选择。

8.3超塑成形：连续调节模腔成形气压，保证超塑成形在较好应变速度范围内进行。超塑成形时，模腔成形压力P-t（压力-时间）曲线的连续调节由比例阀实现。

8.4正反胀形：超塑成形是在两向拉应力和模腔无补料下进行，由于各点应力状态差异和各点贴膜时间不同，决定了成形件厚度均匀性较差。正反胀形可以改善成形件零部件厚度分布。