一种加热区可调的大平台通用加热装置及加热方法与流程

本发明具体涉及一种加热区可调的大平台通用加热装置及加热方法。

背景技术：

超塑成形是一种高温大变形的先进成形工艺,可在一个工艺条件下完成复杂形状零件的精确成形，在工业制造领域应用越来越广泛。超塑成形工艺按成形介质可分为气压成形、液压成形、无模成形、无模拉拔；按原始坯料形式可以分为体积成形、板材成形、管材成形、杯突成形等等。其中，在航空航天领域中，应用最为广泛的超塑成形方法是板材气压成形，也称吹塑成形。吹塑成形是一种用低能、低压获得大变形量的板料成形技术。通过设计制造专用模具，在模具与板料中间形成一个封闭的压力空间，板料被加热到超塑性温度后，在气体作用下，坯料产生超塑性变形，逐渐向模具型面靠近，直至同模具完全贴合形成预定形状。具备超塑性的材料包括钛合金、铝合金、镁合金、高温合金、锌铝合金、铝锂合金等由于超塑成形设备造价较高，而超塑成形零件种类多，尺寸变化大，目前往往采用通用大平台超塑成形设备来进行大尺寸和小尺寸零件的成形。超塑成形设备的加热与成形平台均为固定平台，这就意味着如果在大平台超塑成形设备上进行小尺寸零件的加工，不仅加热区无谓变大，造成能源浪费，而且高温区范围大，容易产生温度场不均问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种加热区可调的大平台通用加热装置及加热方法，以解决现有大平台超塑成形设备因无法调节而不适于对小尺寸零件进行超塑成形加工工作，造成能源浪费，同时易产生温度场不均问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种加热区可调的大平台通用加热装置，它包括压力机用滑块、上隔热块、加热上平台、左移动加热组件、右移动加热组件、加热下平台、下隔热块、压力机、前加热壁和后加热壁，所述压力机水平设置，所述压力机的顶部通过下隔热块与加热下平台相连接，左移动加热组件和右移动加热组件并列设置在下隔热块顶面的两侧，前加热壁和后加热壁分别竖直并列设置在下隔热块顶面上，加热上平台位于加热下平台的正上方且二者的加热面相对设置，加热上平台的顶部通过上隔热块与压力机用滑块相连接，前加热壁、后加热壁、加热上平台、加热下平台、左移动加热组件和右移动加热组件之间围合形成矩形加热腔。

本发明提供的一种加热区可调的大平台通用加热装置，优选地，左移动加热组件包括第一中间加热块、左驱动装置和两个第一端部加热块，所述第一中间加热块位于两个第一端部加热块之间且其分别与两个第一端部加热块滑动配合，第一中间加热块朝向右移动加热组件的一侧面为第一侧部加热面，左驱动装置设置在第一中间加热块的外壁上且其驱动第一中间加热块沿下隔热块的A方向作出靠近或远离右移动加热组件的往复运动；

右移动加热组件包括第二中间加热块、右驱动装置和两个第二端部加热块，所述第二中间加热块位于两个第二端部加热块之间且其分别与两个第二端部加热块滑动配合，第二中间加热块朝向左移动加热组件的一侧面为第二侧部加热面，右驱动装置设置在第二中间加热块的外壁上且其驱动第二中间加热块沿下隔热块的A方向作出靠近或远离左移动加热组件的往复运动；

当第一中间加热块和两个第一端部加热块处于同一竖直面以及第二中间加热块和两个第二端部加热块处于同一竖直面时，前加热壁、后加热壁、加热上平台、加热下平台、第一中间加热块、第二中间加热块、两个第一端部加热块和两个第二端部加热块之间围合形成大尺寸矩形加热腔；

当第一中间加热块和第二中间加热块之间作出相对移动的动作时，前加热壁、后加热壁、加热上平台、加热下平台、第一中间加热块和第二中间加热块之间围合形成小尺寸矩形加热腔。

本发明通过具体实施方式二所述的一种加热区可调的大平台通用加热装置实现的加热方法，所述加热方法如下：

对大尺寸零件进行加热：将大尺寸零件放置在加热下平台上，确保第一中间加热块和两个第一端部加热块处于同一竖直面上，使大尺寸零件的一侧分别与第一中间加热块和两个第一端部加热块相贴紧，同时调整并确保第二中间加热块和两个第二端部加热块处于同一竖直面上，使大尺寸零件的另一侧分别与第二中间加热块和两个第二端部加热块相贴紧，调节压力机用滑块、上隔热块和加热上平台同步下降直至加热上平台贴紧在大尺寸零件的顶面，按照图纸设计要求启动压力机和加热系统对大尺寸零件施加既定的压力和温度，直至完成对大尺寸零件的超塑成形加工工作；

对小尺寸零件进行加热：将小尺寸零件放置在加热下平台上，按照图纸设计要求操作左驱动装置使其驱动第一中间加热块沿下隔热块的A方向作出靠近右移动加热组件的运动直至第一中间加热块的第一侧部加热面与小尺寸零件的一侧相贴紧，操作右驱动装置使其驱动第二中间加热块沿下隔热块的A方向作出靠近左移动加热组件的运动直至第二中间加热块的第二侧部加热面与小尺寸零件的另一侧相贴紧，调节压力机用滑块、上隔热块和加热上平台同步下降直至加热上平台贴紧在小尺寸零件的顶面，按照图纸设计要求启动压力机和加热系统对大尺寸零件施加既定的压力和温度，直至完成对小尺寸零件的超塑成形加工工作。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明具有通用性且能够实现加热区的灵活调整，能够实现局部加热的效果，通过对现有大平台超塑成形设备进行改造即可实现不同尺寸零件的超塑成形加工工作，有效节省成本和能源。

2、本发明中加热上平台和加热下平台均起到主加热的效果，前加热壁、后加热壁、左移动加热壁组件和右移动加热壁组件均起到辅助加热的效果，前加热壁、后加热壁、加热上平台、加热下平台、左移动加热壁组件和右移动加热壁组件之间围合形成矩形加热腔能够实现对不同尺寸零件均匀加热的效果，产生温度场分布均匀的效果。

3、本发明中的加热方法操作灵活且简便，有效降低工作人员的操作难度。

4、本发明能够具有现实应用意义，适于推广。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图，图中去掉前加热壁9；

图2为当本发明对大尺寸零件进行超塑成形加工时的俯视图，图中实心箭头表示A方向，空心箭头表示B方向；

图3为当本发明对小尺寸零件进行超塑成形加工时的俯视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式包括压力机用滑块1、上隔热块2、加热上平台3、左移动加热组件4、右移动加热组件5、加热下平台6、下隔热块7、压力机8、前加热壁9和后加热壁10，所述压力机8水平设置，所述压力机8的顶部通过下隔热块7与加热下平台6相连接，左移动加热组件4和右移动加热组件5并列设置在下隔热块7顶面的两侧，前加热壁9和后加热壁10分别竖直并列设置在下隔热块7顶面上，加热上平台3位于加热下平台6的正上方且二者的加热面相对设置，加热上平台3的顶部通过上隔热块2与压力机用滑块1相连接，前加热壁9、后加热壁10、加热上平台3、加热下平台6、左移动加热组件4和右移动加热组件5之间围合形成矩形加热腔。

本发明中加热上平台3、加热下平台6、前加热壁9和后加热壁10均为铝酸铅纤维形成的烧结快且其外部包裹金属外壳形成。

本发明适用的大尺寸零件为4000mm×4000mm×4000mm的正方体，小尺寸零件为900mm×900mm×600mm的长方体或小于900mm×900mm×600mm的长方体的零件。

本发明中的矩形加热腔的尺寸能够根据不同零件尺寸进行相应调整。

本发明中上隔热块2和加热上平台3通过高温螺栓可拆卸连接，便于安装和拆卸维修。同理于下隔热块7和加热下平台6之间的连接关系。

具体实施方式二：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式中左移动加热组件4包括第一中间加热块4-1、左驱动装置4-2和两个第一端部加热块4-3，所述第一中间加热块4-1位于两个第一端部加热块4-3之间且其分别与两个第一端部加热块4-3滑动配合，第一中间加热块4-1朝向右移动加热组件5的一侧面为第一侧部加热面，左驱动装置4-2设置在第一中间加热块4-1的外壁上且其驱动第一中间加热块4-1沿下隔热块7的A方向作出靠近或远离右移动加热组件5的往复运动；

右移动加热组件5包括第二中间加热块5-1、右驱动装置5-2和两个第二端部加热块5-3，所述第二中间加热块5-1位于两个第二端部加热块5-3之间且其分别与两个第二端部加热块5-3滑动配合，第二中间加热块5-1朝向左移动加热组件4的一侧面为第二侧部加热面，右驱动装置5-2设置在第二中间加热块5-1的外壁上且其驱动第二中间加热块5-1沿下隔热块7的A方向作出靠近或远离左移动加热组件4的往复运动；

当第一中间加热块4-1和两个第一端部加热块4-3处于同一竖直面以及第二中间加热块5-1和两个第二端部加热块5-3处于同一竖直面时，前加热壁9、后加热壁10、加热上平台3、加热下平台6、第一中间加热块4-1、第二中间加热块5-1、两个第一端部加热块4-3和两个第二端部加热块5-3之间围合形成大尺寸矩形加热腔11；

当第一中间加热块4-1和第二中间加热块5-1之间作出相对移动的动作时，前加热壁9、后加热壁10、加热上平台3、加热下平台6、第一中间加热块4-1和第二中间加热块5-1之间围合形成小尺寸矩形加热腔12。

本发明中左移动加热组件4和右移动加热组件5相互配合实现辅助加热的效果。本发明中第一中间加热块4-1能够移动且实现单独加热，每个第一端部加热块4-3朝向小尺寸零件的一侧为第一端部加热面，当对小尺寸零件进行超塑成形加工时，两个第一端部加热块4-3的第一端部加热面不提供热量，未对小尺寸零件进行加热，仅第一中间加热块4-1加热，有效节省能源。同理于第二中间加热块5-1和两个第二端部加热块5-3的加工模式。

具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式中前加热壁9沿下隔热块7的B方向作出靠近或远离后加热壁10的往复运动，后加热壁10沿下隔热块7的B方向作出靠近或远离前加热壁9的往复运动。

具体实施方式四：本实施方式为具体实施方式一、二或三的进一步限定，本实施方式中上隔热块2和下隔热块7均为陶瓷隔热块。陶瓷隔热块中的陶瓷材料为二氧化锆或氧化铝，能够有效起到隔热作用，防止热量散失。

具体实施方式五：本实施方式为具体实施方式二的进一步限定，本实施方式中左驱动装置4-2和右驱动装置5-2均为液压缸驱动装置。

具体实施方式六：本实施方式为具体实施方式二的进一步限定，本实施方式中所述加热方法如下：

对大尺寸零件进行加热：将大尺寸零件放置在加热下平台6上，确保第一中间加热块4-1和两个第一端部加热块4-3处于同一竖直面上，使大尺寸零件的一侧分别与第一中间加热块4-1和两个第一端部加热块4-3相贴紧，同时调整并确保第二中间加热块5-1和两个第二端部加热块5-3处于同一竖直面上，使大尺寸零件的另一侧分别与第二中间加热块5-1和两个第二端部加热块5-3相贴紧，调节压力机用滑块1、上隔热块2和加热上平台3同步下降直至加热上平台3贴紧在大尺寸零件的顶面，按照图纸设计要求启动压力机8和加热系统对大尺寸零件施加既定的压力和温度，直至完成对大尺寸零件的超塑成形加工工作；

对小尺寸零件进行加热：将小尺寸零件放置在加热下平台6上，按照图纸设计要求操作左驱动装置4-2使其驱动第一中间加热块4-1沿下隔热块7的A方向作出靠近右移动加热组件5的运动直至第一中间加热块4-1的第一侧部加热面与小尺寸零件的一侧相贴紧，操作右驱动装置5-2使其驱动第二中间加热块5-1沿下隔热块7的A方向作出靠近左移动加热组件4的运动直至第二中间加热块5-1的第二侧部加热面与小尺寸零件的另一侧相贴紧，调节压力机用滑块1、上隔热块2和加热上平台3同步下降直至加热上平台3贴紧在小尺寸零件的顶面，按照图纸设计要求启动压力机8和加热系统对大尺寸零件施加既定的压力和温度，直至完成对小尺寸零件的超塑成形加工工作。

本实施方式中加热系统为现有加热系统，能够实现加热效果即可。

本实施方式中照图纸设计要求启动压力机8和加热系统对大尺寸零件施加既定的压力和温度，该过程中既定的压力为封边压力，其施加的压力值为大尺寸零件或小尺寸零件自身重量的十分之一，既定温度的取值范围为500至550摄氏度。