一种航空领域用金属件生产成型工艺的制作方法

1.本发明涉及金属件生产制造技术领域，具体为一种航空领域用金属件生产成型工艺。


背景技术：

2.钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。20世纪50～60年代，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金。70年代开发出一批耐蚀钛合金，80年代以来，耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。
3.但是，现有航空领域用金属件生产成型工艺在铸件的加热阶段，若设备发生故障，无应急处理措施，易影响铸件的合金塑性；因此，不满足现有的需求，对此我们提出了一种航空领域用金属件生产成型工艺。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种航空领域用金属件生产成型工艺，以解决上述背景技术中提出的现有航空领域用金属件生产成型工艺在铸件的加热阶段，若设备发生故障，无应急处理措施，易影响铸件的合金塑性的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种航空领域用金属件生产成型工艺，包括以下步骤：步骤一：制备钛锭，通过氯化和蒸馏将钛矿还原为纯四氧化钛，依靠真空分离将纯四氧化钛提炼为海绵钛原料，除杂后电极焊接为钛锭；步骤二：端面预处理，对钛锭的一处端面进行清洗，完毕后喷涂上抗氧化涂层，并写上锭号；步骤三：钛锭预处理，将钛锭写有锭号的一面放置在清洗喷涂一体机的吸附座上，依靠真空发生器产生吸力使其与吸附座固定，之后依靠两侧机械臂上的喷嘴完成其余端面的清洗工作，清洗时，通过电机座带动钛锭旋转，方便机械臂对钛锭各面进行清洁，完毕后，切换运行机械臂端头处的热风机，对钛锭表面进行烘干处理，最后切换至漆料喷头，对钛锭各面进行抗氧化涂层处理；步骤四：电阻箱预热，待钛锭表面涂层干透后，启动电阻箱，将内部温度提升至800
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850摄氏度，完成电阻箱的预热工作；步骤五：装炉，依靠液压缸打开电阻箱箱门，利用操作机将对应锭号的钛锭放入箱内的承载柱上，保持800
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850摄氏度持续90
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120分钟；步骤六：升温加热，在150分钟内将炉内温度提升至1100
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1150摄氏度，并保温80
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150分钟；步骤七：降温取出，保温完毕后，停止电阻片继续加热，并依靠电机传动作用开启箱体顶端的石墨铸铁百叶，使锭块自然降温至300
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400摄氏度，之后依靠操作机将锭块取
出，转移至锻台；步骤八：锻造，利用油压机驱动盖板，将钛锭压扁至合适尺寸，同时利用空气锤持续锻压钛锭，形成板坯；步骤九：激光切割，利用激光切割机将板坯分割成金属件所需尺寸；步骤十：对板坯进行刨铣加工处理，同时修磨表面，形成特制金属件；其中，所述电阻箱包括加热箱主体，所述加热箱主体的后端安装有后备电源箱，所述后备电源箱的前端面上设置有散热板，所述后备电源箱的内部安装有ups后备电源，所述ups后备电源的输入端与断路器的输出端电性连接，所述后备电源箱的上端安装有应急控制柜，所述应急控制柜的内部安装有单片机芯片、定时器模块、温度变送器和电机驱动模块，所述加热箱主体的上表面安装有降温窗口，所述加热箱主体的下表面安装有支撑脚，且支撑脚设置有四个，所述加热箱主体的前端面上安装有门架，所述门架的内部安装有箱门，所述加热箱主体的外壁两侧均安装有加强筋，且加强筋与加热箱主体焊接连接。
6.优选的，所述加热箱主体的内壁上安装有陶瓷内衬，所述陶瓷内衬和箱门的内壁上均安装有电加热片，且电加热片设置有六个，所述加热箱主体的内部安装有承载柱，承载柱设置有八个，且八个承载柱的下端均与加热箱主体内壁固定连接，所述承载柱的内部设置有空心腔，所述承载柱的外壁上设置有导热槽。
7.优选的，所述降温窗口与加热箱主体的连接处设置有散热槽，所述降温窗口的内部安装有石墨铸铁百叶，且石墨铸铁百叶设置有五个，所述石墨铸铁百叶的中间位置处安装有中心传动轴，所述中心传动轴的前端安装有链轮，相邻所述链轮之间通过链带传动连接，所述降温窗口的外壁上安装有步进电机，所述步进电机的输出端通过联轴器与中心传动轴传动连接。
8.优选的，所述单片机芯片的输出端通过电机驱动模块与步进电机的输入端电性连接，所述降温窗口的内部安装有温度传感器，且温度传感器的检测端贯穿并延伸至加热箱主体的内部，所述温度传感器的输出端通过温度变送器与单片机芯片的输入端电性连接，所述定时器模块的输出端与单片机芯片的输入端电性连接。
9.优选的，所述石墨铸铁百叶的两侧均设置有卡槽，且卡槽与石墨铸铁百叶为一体结构，所述卡槽的外壁上设置有石棉垫条。
10.优选的，所述门架两侧的上端均安装有支架，所述支架的上端安装有托板，所述托板的上表面安装有液压缸，液压缸设置有两个，且两个液压缸的输出端均贯穿并延伸至托板的内部，所述液压缸的输出端与箱门固定连接。
11.优选的，所述步骤三中的清洗喷涂一体机包括底板，所述底板上表面的两侧均安装有机械臂，所述机械臂一端安装加工头，所述加工头的外壁上安装有漆料喷头，所述漆料喷头的下方设置有热风机，所述热风机的一侧设置有喷嘴，所述底板上表面的中间位置处安装有电机座，所述电机座的上方安装有真空发生器，所述真空发生器的上端安装有吸附座，所述吸附座的外壁上安装有海绵垫，所述海绵垫和吸附座上均设置有吸附孔，且吸附孔设置有若干个。
12.优选的，所述机械臂包括水平传动基座、垂直传动座、第一传动臂、水平传动接头和第二传动臂，所述垂直传动座安装在水平传动基座的上端，所述第一传动臂安装在垂直传动座的一侧，所述水平传动接头安装在第一传动臂的一端，所述第二传动臂安装在水平
传动接头的一端，所述加工头安装在第二传动臂的一端，所述水平传动基座、垂直传动座、第一传动臂、水平传动接头和第二传动臂的连接处均通过电机传动连接。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明通过在该工艺所用的电阻箱上，安装ups后备电源以及应急控制柜，当设备的主控系统因故障停运时，断路器能够立即开启ups后备电源，为应急控制柜供电，控制柜接收到温度传感器传输来的信息后，对箱内状态进行判断，若温度高于预热温度，则驱动步进电机开启降温窗口内的石墨铸铁百叶，将内部温度迅速降低至700摄氏度后重新控制闭合，并开启部分电加热片，维持最低限度的保温工作，给予4小时的抢修时间，同时由计时器模块进行计时，若抢修时间超时，为降低能耗以及保证钛锭性能，则继续对其进行降温，直至回归常态，上述操作够避免钛锭加热至700摄氏度以上时，长时间停滞保温大量吸气，导致伸长率和断面收缩率迅速下降的问题发生，且能在抢修完毕后，保证钛锭的残余温度，方便快速恢复生产加工，不对成型效率产生影响。
14.2、本发明所用电阻箱的内壁六面均安装有电加热片，相较于传统的四面加热，效率更高，加工时钛锭放置于箱内的承载柱上，依靠承载柱抬高钛锭，使其位于箱体中心部位，能够使受热更加均匀，避免局部过烧的情况发生，承载柱为空心结构，加热时热量能够沿柱体外壁的导热槽进入，传导至钛锭底部，避免承载面与钛锭过多接触，影响底部受热效果。
15.3、通过采用清洗喷涂一体机完成钛锭的预清洗以及涂层工作，使用时只需将钛锭写有锭号的一面放置在吸附座上，依靠真空发生器产生吸力使钛锭与吸附座固定，之后依靠两侧机械臂上的喷嘴完成各端面的清洗工作，清洗时，通过电机座带动钛锭旋转，方便机械臂对钛锭各面进行清洁，完毕后，切换运行机械臂端头处的热风机，即可对钛锭表面进行烘干处理，最后切换至漆料喷头，对钛锭各面进行抗氧化涂层处理，以一体式流程智能完成钛锭的预清洗及涂层工作，使得生产效率显著提升。
附图说明
16.图1为本发明的电阻箱整体结构示意图；图2为本发明的电阻箱降温窗口结构示意图；图3为本发明的电阻箱后端面结构示意图；图4为本发明的电阻箱内部结构示意图；图5为本发明的电阻箱承载柱结构示意图；图6为本发明的电阻箱原理结构示意图；图7为本发明的清洗喷涂一体机结构示意图；图中：1、加热箱主体；2、支撑脚；3、加强筋；4、门架；5、箱门；6、支架；7、托板；8、液压缸；9、降温窗口；10、步进电机；11、石墨铸铁百叶；12、中心传动轴；13、陶瓷内衬；14、后备电源箱；15、散热板；16、应急控制柜；17、电加热片；18、承载柱；181、导热槽；182、空心腔；19、链轮；20、链带；21、联轴器；22、卡槽；23、石棉垫条；24、散热槽；25、温度传感器；26、ups后备电源；27、单片机芯片；28、定时器模块；29、温度传感器；30、电机驱动模块；31、底板；32、机械臂；33、水平传动基座；34、垂直传动座；35、第一传动臂；36、水平传动接头；37、第二传动臂；38、加工头；39、漆料喷头；40、热风机；41、喷嘴；42、电机座；43、真空发生器；44、吸
附座；45、海绵垫；46、吸附孔。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
18.请参阅图1
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7，本发明提供的一种实施例：一种航空领域用金属件生产成型工艺，包括以下步骤：步骤一：制备钛锭，通过氯化和蒸馏将钛矿还原为纯四氧化钛，依靠真空分离将纯四氧化钛提炼为海绵钛原料，除杂后电极焊接为500mm边长的钛锭；步骤二：端面预处理，对钛锭的一处端面进行清洗，完毕后喷涂上抗氧化涂层，并写上锭号；步骤三：钛锭预处理，将钛锭写有锭号的一面放置在清洗喷涂一体机的吸附座上，依靠真空发生器产生吸力使其与吸附座固定，之后依靠两侧机械臂上的喷嘴完成其余端面的清洗工作，清洗时，通过电机座带动钛锭旋转，方便机械臂对钛锭各面进行清洁，完毕后，切换运行机械臂端头处的热风机，对钛锭表面进行烘干处理，最后切换至漆料喷头，对钛锭各面进行抗氧化涂层处理；步骤四：电阻箱预热，待钛锭表面涂层干透后，启动电阻箱，将内部温度提升至850摄氏度，完成电阻箱的预热工作；步骤五：装炉，依靠液压缸打开电阻箱箱门，利用操作机将对应锭号的钛锭放入箱内的承载柱上，保持850摄氏度持续100分钟；步骤六：升温加热，在150分钟内将炉内温度提升至1100摄氏度，并保温120分钟；步骤七：降温取出，保温完毕后，停止电阻片继续加热，并依靠电机传动作用开启箱体顶端的石墨铸铁百叶，使锭块自然降温至400摄氏度，之后依靠操作机将锭块取出，转移至锻台；步骤八：锻造，利用油压机驱动盖板，将钛锭压扁至合适尺寸，同时利用空气锤持续锻压钛锭，形成板坯；步骤九：激光切割，利用激光切割机将板坯分割成金属件所需尺寸；步骤十：对板坯进行刨铣加工处理，同时修磨表面，形成特制金属件；其中，电阻箱包括加热箱主体1，加热箱主体1的后端安装有后备电源箱14，后备电源箱14的前端面上设置有散热板15，后备电源箱14的内部安装有ups后备电源26，ups后备电源26的输入端与断路器的输出端电性连接，后备电源箱14的上端安装有应急控制柜16，应急控制柜16的内部安装有单片机芯片27、定时器模块28、温度变送器29和电机驱动模块30，加热箱主体1的上表面安装有降温窗口9，加热箱主体1的下表面安装有支撑脚2，且支撑脚2设置有四个，加热箱主体1的前端面上安装有门架4，门架4的内部安装有箱门5，加热箱主体1的外壁两侧均安装有加强筋3，且加强筋3与加热箱主体1焊接连接进一步，加热箱主体1的内壁上安装有陶瓷内衬13，陶瓷内衬13和箱门5的内壁上均安装有电加热片17，且电加热片17设置有六个，加热箱主体1的内部安装有承载柱18，承载柱18设置有八个，且八个承载柱18的下端均与加热箱主体1内壁固定连接，承载柱18的内部设置有空心腔182，承载柱18的外壁上设置有导热槽181，陶瓷内衬13提高了箱体内部的
保温效果，箱内六面均安装有电加热片17，相较于传统的四面加热，效率更高，加工时钛锭放置于承载柱18上，依靠承载柱18抬高钛锭，使其位于箱体中心部位，能够使受热更加均匀，避免局部过烧的情况发生，承载柱18为空心结构，加热时热量能够沿柱体外壁的导热槽181进入，传导至钛锭底部，避免承载面影响底部受热效果。
19.进一步，降温窗口9与加热箱主体1的连接处设置有散热槽24，降温窗口9的内部安装有石墨铸铁百叶11，且石墨铸铁百叶11设置有五个，石墨铸铁百叶11的中间位置处安装有中心传动轴12，中心传动轴12的前端安装有链轮19，相邻链轮19之间通过链带20传动连接，降温窗口9的外壁上安装有步进电机10，步进电机10的输出端通过联轴器21与中心传动轴12传动连接，步进电机10的输出端能够带动石墨铸铁百叶11组翻转，从而方便箱体内部的钛锭自然降温至合适温度。
20.进一步，单片机芯片27的输出端通过电机驱动模块30与步进电机10的输入端电性连接，降温窗口9的内部安装有温度传感器25，且温度传感器25的检测端贯穿并延伸至加热箱主体1的内部，温度传感器25的输出端通过温度变送器29与单片机芯片27的输入端电性连接，定时器模块28的输出端与单片机芯片27的输入端电性连接，当设备的主控系统因故障停运时，断路器能够立即开启ups后备电源26，为应急控制柜16供电，控制柜接收到温度传感器25传输来的信息后，对箱内状态进行判断，若温度高于预热温度，则驱动步进电机10开启降温窗口9内的石墨铸铁百叶11，将内部温度迅速降低至700摄氏度后重新控制闭合，并开启部分电加热片17，维持最低限度的保温工作，给予4小时的抢修时间，同时由计时器模块28进行计时，若抢修时间超时，为降低能耗以及保证钛锭性能，则继续对其进行降温，直至回归常态，上述操作够避免钛锭加热至700摄氏度以上时，长时间停滞保温大量吸气，导致伸长率和断面收缩率迅速下降的问题发生，又能在抢修完毕后，保证钛锭的残余温度，方便快速恢复生产加工，不对成型效率产生影响。
21.进一步，石墨铸铁百叶11的两侧均设置有卡槽22，且卡槽22与石墨铸铁百叶11为一体结构，卡槽22的外壁上设置有石棉垫条23，在闭合时，相邻石墨铸铁百叶11间能够依靠卡槽22嵌合，配合卡槽22外壁的石棉垫条23，确保密封性能。
22.进一步，门架4两侧的上端均安装有支架6，支架6的上端安装有托板7，托板7的上表面安装有液压缸8，液压缸8设置有两个，且两个液压缸8的输出端均贯穿并延伸至托板7的内部，液压缸8的输出端与箱门5固定连接，箱门5采用液压式驱动，开合方便。
23.进一步，步骤三中的清洗喷涂一体机包括底板31，底板31上表面的两侧均安装有机械臂32，机械臂32一端安装加工头38，加工头38的外壁上安装有漆料喷头39，漆料喷头39的下方设置有热风机40，热风机40的一侧设置有喷嘴41，底板31上表面的中间位置处安装有电机座42，电机座42的上方安装有真空发生器43，真空发生器43的上端安装有吸附座44，吸附座44的外壁上安装有海绵垫45，海绵垫45和吸附座44上均设置有吸附孔46，且吸附孔46设置有若干个，该装置在使用时，只需将钛锭写有锭号的一面放置在吸附座44上，依靠真空发生器43产生吸力使钛锭与吸附座44固定，之后依靠两侧机械臂32上的喷嘴41完成各端面的清洗工作，清洗时，通过电机座42带动钛锭旋转，方便机械臂32对钛锭各面进行清洁，完毕后，切换运行机械臂端头处的热风机40，即可对钛锭表面进行烘干处理，最后切换至漆料喷头39，对钛锭各面进行抗氧化涂层处理，以一体式流程智能完成钛锭的预清洗及涂层工作，使得生产效率显著提升。
24.进一步，机械臂32包括水平传动基座33、垂直传动座34、第一传动臂35、水平传动接头36和第二传动臂37，垂直传动座34安装在水平传动基座33的上端，第一传动臂35安装在垂直传动座34的一侧，水平传动接头36安装在第一传动臂35的一端，第二传动臂37安装在水平传动接头36的一端，加工头38安装在第二传动臂37的一端，水平传动基座33、垂直传动座34、第一传动臂35、水平传动接头36和第二传动臂37的连接处均通过电机传动连接，机械臂32采用多段关节连接，并依靠电机控制传动，灵活性高。
25.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。