1.本發(fā)明涉及金屬零件成形工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種真空等溫模鍛快速成形裝置。

背景技術(shù)：

2.等溫模鍛是指將模具加熱到坯料變形溫度，并以較低應(yīng)變速率變形的一種鍛造工藝，普遍用于航空航天領(lǐng)域重要結(jié)構(gòu)零件的制造。等溫鍛造與常規(guī)鍛造不同，由于坯料與模具沒有溫差影響，并以較低應(yīng)變速率變形，從而解決了在常規(guī)鍛造時(shí)由于變形金屬表面激冷造成的流動(dòng)阻力和變形抗力的增加，以及變形金屬內(nèi)部變形不均勻而引起的組織性能差異，可使變形抗力降低到常規(guī)模鍛的1/10-1/5，特別適用于大型異形復(fù)雜鍛件近凈成形(指零件成形后，僅需少量加工或不再加工，就可用作機(jī)械構(gòu)件的成形技術(shù))，以及粉末金屬成形(將松散的粉末在模具中通過(guò)壓力制成具有預(yù)定幾何形狀、尺寸、密度和強(qiáng)度的金屬成形技術(shù))。

3.按鍛件材料變形溫度范圍大致分為三類，一類為鋁合金類，成形溫度在500℃左右，模具選用常規(guī)熱作模具鋼；二類為鈦合金類，成形溫度在950℃左右，模具選用高溫合金；三類為高強(qiáng)鋼、高溫合金、金屬間化合物及陶瓷類，成形溫度在1140℃以上，模具選用鉬合金或陶瓷。等溫鍛造模具加熱方法，主要采用電阻加熱法和感應(yīng)加熱法。而由于高溫條件下，坯料及模具的氧化問題，因此需要采用真空環(huán)境下成形。

4.由于真空環(huán)境下，加熱室中的坯料和模具只能通過(guò)熱輻射的形式升溫，因此加熱效率較低，對(duì)于大型真空等溫模鍛設(shè)備等溫加熱時(shí)間一般至少在6～8小時(shí)以上；如果模具與鍛件溫度未達(dá)到等溫狀態(tài)即開始成形，則最終產(chǎn)品力學(xué)性能或難以達(dá)到指標(biāo)要求。因此如何大幅縮短等溫加熱時(shí)間，提高成形工藝效率，加快產(chǎn)品件加工節(jié)拍，是真空等溫模鍛工藝及設(shè)備的迫切需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

5.有鑒于此，本技術(shù)的主要目的在于提供一種真空等溫模鍛快速成形裝置，以能縮短等溫加熱時(shí)間，提高成形工藝效率，加快產(chǎn)品件加工節(jié)拍。

6.本技術(shù)第一方面提供一種真空等溫模鍛快速成形裝置，包括：真空爐體，真空爐體內(nèi)可以形成真空環(huán)境；第一模具，第一模具固定設(shè)置在真空爐體內(nèi)；第二模具，第二模具設(shè)置在真空爐體內(nèi)，位于第一模具上方、與第一模具對(duì)應(yīng)位置；壓頭，壓頭用于推動(dòng)第二模具與第一模具接近，以對(duì)第一模具與第二模具之間的坯料進(jìn)行壓力成形；電阻加熱絲，電阻加熱絲設(shè)置在真空爐體內(nèi)；第一感應(yīng)線圈，第一感應(yīng)線圈圍繞第一模具設(shè)置，并與第一模具相對(duì)固定；第二感應(yīng)線圈，第二感應(yīng)線圈圍繞第二模具設(shè)置，并與第二模具相對(duì)固定。由此，可以在通過(guò)電阻加熱絲對(duì)第一模具、第二模具以及坯料進(jìn)行加熱時(shí)，使用感應(yīng)加熱線圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)使第一模具、第二模具發(fā)熱，從而可以加快第一模具、第二模具及坯料的升溫速度，縮短等溫加熱時(shí)間，提高成形工藝效率，加快產(chǎn)品件加工節(jié)拍。同時(shí)，通過(guò)在第一模具與

第二模具周圍分別圍繞設(shè)置第一感應(yīng)線圈與第二感應(yīng)線圈，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)第一模具與第二模具的單獨(dú)加熱，同時(shí)還可以在壓頭推動(dòng)第二模具向第一模具移動(dòng)時(shí)，使第二感應(yīng)線圈可以隨第二模具移動(dòng)，從而避免第二感應(yīng)線圈變形損壞。

7.作為第一方面一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，壓頭穿設(shè)在真空爐體頂部，可以向真空爐體內(nèi)伸入或抽出；壓頭位于真空爐體外部的部分套設(shè)有第一波紋管，第一波紋管一端連接真空爐體，另一端連接壓頭遠(yuǎn)離真空爐體的端部，形成動(dòng)密封結(jié)構(gòu)。由此，可以通過(guò)第一波紋管對(duì)壓頭進(jìn)行密封，避免壓頭在真空爐體內(nèi)伸入或抽出時(shí)發(fā)生漏氣，從而提高了真空爐體的密封性。

8.作為第一方面一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，第一感應(yīng)線圈及第二感應(yīng)線圈分別通過(guò)第一電連接部及第二電連接部穿過(guò)真空爐體后與電源連接；電源設(shè)置在真空爐體的外周面上，第一電連接部、第二電連接部穿過(guò)真空爐體位置設(shè)置有密封裝置。由此，通過(guò)密封裝置可以使第一電連接部與第二電連接部穿過(guò)真空爐體時(shí)不會(huì)影響真空爐體的密封性。

9.作為第一方面一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，感應(yīng)加熱線圈還包括：第二電連接部穿過(guò)真空爐體的頂部設(shè)置，第二電連接部部分固定于第二模具上，且在第二模具的固定位置與穿過(guò)真空爐體的頂部位置在同一豎直方向；第二電連接部位于頂部位置到第二模具的固定位置之間，部分為第二波紋管。由此，第二波紋管可以通過(guò)自身的波紋結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)伸長(zhǎng)與縮短，從而使第二感應(yīng)線圈隨第二模具移動(dòng)時(shí)，可以保持與電源的連接，避免變形損壞。

10.作為第一方面一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，第一感應(yīng)線圈、第二感應(yīng)線圈、第一電連接部和第二電連接部，為中空管結(jié)構(gòu)，中空管內(nèi)通有循環(huán)冷卻水。由此，可以通過(guò)在第一感應(yīng)線圈、第二感應(yīng)線圈、第一電連接部和第二電連接部?jī)?nèi)部設(shè)置冷卻水，可以對(duì)第一感應(yīng)線圈、第二感應(yīng)線圈、第一電連接部和第二電連接部進(jìn)行冷卻，從而避免加熱過(guò)程中第一感應(yīng)線圈、第二感應(yīng)線圈、第一電連接部和第二電連接部溫度過(guò)高造成損壞。

11.作為第一方面一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，第一感應(yīng)線圈、第二感應(yīng)線圈、第一電連接部和第二電連接部外表面設(shè)置有隔熱材料。由此，可以提高第一感應(yīng)線圈、第二感應(yīng)線圈、第一電連接部和第二電連接部的耐熱性能。

12.作為第一方面一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第一模具與第二模具內(nèi)分別設(shè)置有熱電偶。由此，可以通過(guò)熱電偶隨時(shí)對(duì)第一模具與第二模具的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而可以根據(jù)第一模具與第二模具的溫度對(duì)加熱速率進(jìn)行調(diào)節(jié)，以避免加熱速率過(guò)快使得模具產(chǎn)生熱應(yīng)力或溫度過(guò)高而造成不良影響。

13.作為第一方面一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，電阻加熱絲設(shè)置在真空爐體的內(nèi)周面上。由此，通過(guò)將電阻加熱絲設(shè)置在真空爐體的內(nèi)周面上，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)真空爐體內(nèi)部的第一模具、第二模具以及坯料的熱輻射加熱，從而可以使得對(duì)第一模具、第二模具以及坯料的加熱更加均勻。

附圖說(shuō)明

14.圖1為本技術(shù)實(shí)施例中的真空等溫模鍛快速成形裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

15.圖2為圖1中a部的局部放大圖；

16.圖3為使用本技術(shù)實(shí)施例中的真空等溫模鍛快速成形裝置對(duì)坯料進(jìn)行加工的示意流程圖。

17.附圖標(biāo)記說(shuō)明

18.真空爐體100；模鍛機(jī)構(gòu)200；第一模座210；第一模具220；第二模具230；第二模座240；壓頭250；第一波紋管260；熱電偶270；加熱機(jī)構(gòu)300；電阻加熱絲310；第一感應(yīng)線圈320；第一電連接部330；第一感應(yīng)加熱電源340；第二感應(yīng)線圈350；第二電連接部360；第二波紋管361；第二感應(yīng)加熱電源370。

具體實(shí)施方式

19.下面，結(jié)合視圖，對(duì)本技術(shù)實(shí)施例中的真空等溫模鍛快速成形裝置的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的描述。

20.圖1為本技術(shù)實(shí)施例中的真空等溫模鍛快速成形裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本技術(shù)實(shí)施例中的真空等溫模鍛快速成形裝置包括：真空爐體100、模鍛機(jī)構(gòu)200以及加熱機(jī)構(gòu)300。其中，真空爐體100關(guān)閉后可以將真空爐體100內(nèi)的空氣抽出，以使真空爐體100內(nèi)形成真空環(huán)境。真空爐體100內(nèi)的真空度(指處于真空狀態(tài)下的氣體稀薄程度)可以保持在0.067—10-3

pa左右，以避免坯料在加熱成形過(guò)程中發(fā)生氧化。

21.模鍛機(jī)構(gòu)200包括設(shè)置在真空爐體100內(nèi)底部的第一模座210，第一模座210上可拆卸安裝有第一模具220，第一模具220上部相應(yīng)位置設(shè)置有第二模具230。第二模具230上部設(shè)置有第二模座240，第二模具230可拆卸安裝在第二模座240上。第二模座240上部設(shè)置有壓頭250，壓頭250設(shè)置在真空爐體100上，壓頭250的一端與第二模座240固定連接，另一端連接真空爐體100外部壓機(jī)的液壓缸活塞。壓機(jī)可以驅(qū)動(dòng)活塞進(jìn)行上下移動(dòng)，從而可以驅(qū)動(dòng)壓頭250向真空爐體100內(nèi)伸入或者向真空爐體100外抽出。由此，壓頭250可以驅(qū)動(dòng)第二模座240即第二模座240上的第二模具230接近或遠(yuǎn)離第一模具220，以使第一模具220與第二模具230之間的坯料進(jìn)行模鍛，實(shí)現(xiàn)壓力成形。

22.壓頭250位于真空爐體100外的部分還套設(shè)有第一波紋管260，第一波紋管260的一端與真空爐體100連接，另一端與壓頭250連接。第一波紋管260具有波紋結(jié)構(gòu)，可以跟隨壓頭250位于真空爐體100外的部分伸長(zhǎng)或縮短。通過(guò)第一波紋管260可以對(duì)壓頭250進(jìn)行密封，避免壓頭250在真空爐體100內(nèi)的部分伸長(zhǎng)或縮短時(shí)發(fā)生漏氣，從而提高了真空爐體100的密封性。第一模具220與第二模具230內(nèi)還設(shè)置有熱電偶270，通過(guò)熱電偶270可以第一模具220與第二模具230的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而能夠?qū)Φ谝荒＞?20、第二模具230以及坯料的升溫速度與溫度均勻性進(jìn)行控制，以避免模具與坯料溫度不均影響成形質(zhì)量。

23.加熱機(jī)構(gòu)300包括均勻設(shè)置在真空爐體100內(nèi)表面上的電阻加熱絲310，電阻加熱絲310的截面可以是長(zhǎng)方形、圓形或者其他任意合適的形狀。電阻加熱絲310通電后可以將電能轉(zhuǎn)換為熱能，可以通過(guò)熱輻射的方式將熱能傳遞給第一模具220、第二模具230以及坯料，以實(shí)現(xiàn)對(duì)第一模具220、第二模具230以及坯料的等溫加熱。

24.加熱機(jī)構(gòu)300還包括圍繞第一模具220外周面一定距離設(shè)置的第一感應(yīng)線圈320，與圍繞第二模具230外周面一定距離設(shè)置的第二感應(yīng)線圈350形成的感應(yīng)加熱線圈，感應(yīng)加熱線圈內(nèi)通入交流電后，可以形成交變磁場(chǎng)，交變磁場(chǎng)在第一模具220和第二模具230表層形成渦流，從而可以使第一模具220和第二模具230發(fā)熱。加熱機(jī)構(gòu)300還包括設(shè)置在真空爐體100側(cè)部外周面上與第一感應(yīng)線圈320相應(yīng)位置的第一感應(yīng)加熱電源340，第一感應(yīng)線圈320通過(guò)第一電連接部330穿過(guò)真空爐體100后與第一感應(yīng)加熱電源340連接。加熱機(jī)構(gòu)300

還包括設(shè)置在真空爐體100頂部外周面上與第二感應(yīng)線圈350相應(yīng)位置的第二感應(yīng)加熱電源370，第二感應(yīng)線圈350通過(guò)第二電連接部360穿過(guò)真空爐體100后與第二感應(yīng)加熱電源370連接。第一電連接部330、第二電連接部360穿過(guò)真空爐體100位置還設(shè)置有高溫密封裝置，高溫密封裝置可以是合金、碳化硅或者其他耐高溫材料制成的例如密封環(huán)等密封部件。高溫密封裝置可以對(duì)第一電連接部330、第二電連接部360穿過(guò)真空爐體100位置進(jìn)行密封，從而提高真空爐體100的密封性。

25.圖2為圖1中a部的局部放大圖。如圖1、圖2所示，第二電連接部360與第二模座240固定連接，以使壓頭250推動(dòng)第二模座240及第二模具230沿著接近/遠(yuǎn)離第一模具220方向移動(dòng)時(shí)，第二感應(yīng)線圈350可以隨第二模具230移動(dòng)，使第二感應(yīng)線圈350相對(duì)于第二模具230位置固定。第二電連接部360在穿過(guò)真空爐體100的位置與第二電連接部360與第二模座240固定連接位置在同一豎直方向。第二電連接部360在穿過(guò)真空爐體100的位置與第二電連接部360與第二模座240固定連接位置之間的一部分為第二波紋管361，可以隨壓頭250的伸入與抽出進(jìn)行伸長(zhǎng)與收縮。

26.進(jìn)一步地，第二波紋管361還可以替換為套管結(jié)構(gòu)、彎折變形結(jié)構(gòu)等方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)伸長(zhǎng)與收縮，以使第二感應(yīng)線圈350在跟隨第二模座240移動(dòng)時(shí)，不會(huì)影響與第二感應(yīng)加熱電源370的連接。

27.第一感應(yīng)線圈320、第一電連接部330、第二感應(yīng)線圈350、第二電連接部360內(nèi)部具有中空管結(jié)構(gòu)，中空管內(nèi)設(shè)置有冷卻水。冷卻水可以在第一感應(yīng)線圈320、第二感應(yīng)線圈350以及第二波紋管361內(nèi)部循環(huán)流動(dòng)，以對(duì)第一感應(yīng)線圈320、第二感應(yīng)線圈350以及第二波紋管361內(nèi)部進(jìn)行降溫，避免電阻加熱絲310發(fā)出的熱量使第一感應(yīng)線圈320、第二感應(yīng)線圈350以及第二波紋管361溫度過(guò)高，對(duì)第一感應(yīng)線圈320、第二感應(yīng)線圈350以及第二波紋管361造成損壞。

28.進(jìn)一步地，第一感應(yīng)線圈320、第二感應(yīng)線圈350以及第二波紋管361的外周面上還涂覆有隔熱材料，從而對(duì)第一感應(yīng)線圈320、第二感應(yīng)線圈350以及第二波紋管361進(jìn)行保護(hù)，避免第一感應(yīng)線圈320、第二感應(yīng)線圈350以及第二波紋管361溫度過(guò)高造成損壞。

29.圖3為使用本技術(shù)實(shí)施例中的真空等溫模鍛快速成形裝置對(duì)坯料進(jìn)行加工的示意流程圖。如圖3所示，使用本技術(shù)實(shí)施例中的真空等溫模鍛快速成形裝置對(duì)坯料進(jìn)行加工的具體步驟為：

30.步驟s101、將坯料安放在第一模具220與第二模具230之間。

31.步驟s102、關(guān)閉真空爐體100，抽真空，真空度一般在0.067—10-3

pa左右。

32.步驟s103、開啟加熱機(jī)構(gòu)300，通過(guò)電阻加熱絲310發(fā)熱，對(duì)第一模具220、第一模具230以及坯料進(jìn)行熱輻射加熱；通過(guò)第一感應(yīng)線圈320、第二感應(yīng)線圈350對(duì)第一模具220、第二模具230進(jìn)行感應(yīng)加熱。

33.步驟s104、驅(qū)動(dòng)第一感應(yīng)線圈320、第二感應(yīng)線圈350內(nèi)的冷卻水循環(huán)流動(dòng)，以對(duì)第一感應(yīng)線圈320、第二感應(yīng)線圈350進(jìn)行降溫。

34.步驟s105、通過(guò)熱電偶270檢測(cè)第一模具220、第一模具230的溫度，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果控制加熱機(jī)構(gòu)300，以使第一模具220、第一模具230以及坯料按照預(yù)設(shè)的升溫曲線提高溫度。

35.步驟s106、達(dá)到目標(biāo)溫度后，保溫一定的時(shí)間，以使第一模具220、第一模具230以

及坯料的溫度更加均勻。

36.步驟s107、開啟液壓機(jī)，通過(guò)液壓機(jī)的活塞驅(qū)動(dòng)壓頭250向真空爐體100內(nèi)部伸入，由壓頭250驅(qū)動(dòng)第一模具230逐漸接近第一模具220以進(jìn)行壓力成形，直到第一模具220與第一模具230合模完成，最終完成對(duì)坯料的模鍛。

37.步驟s108、回復(fù)真空爐體100內(nèi)的溫度至室溫，然后回復(fù)壓強(qiáng)至常壓，打開真空爐體100，去除鍛件。

38.以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種真空等溫模鍛快速成形裝置，其特征在于，包括：真空爐體，所述真空爐體內(nèi)可以形成真空環(huán)境；第一模具，所述第一模具固定設(shè)置在所述真空爐體內(nèi)；第二模具，所述第二模具設(shè)置在所述真空爐體內(nèi)，位于所述第一模具上方、與所述第一模具對(duì)應(yīng)位置；壓頭，所述壓頭用于推動(dòng)所述第二模具與所述第一模具接近，以對(duì)所述第一模具與第二模具之間的坯料進(jìn)行壓力成形；電阻加熱絲，所述電阻加熱絲設(shè)置在所述真空爐體內(nèi)；第一感應(yīng)線圈，所述第一感應(yīng)線圈圍繞所述第一模具設(shè)置，并與所述第一模具相對(duì)固定；第二感應(yīng)線圈，所述第二感應(yīng)線圈圍繞所述第二模具設(shè)置，并與所述第二模具相對(duì)固定。2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的真空等溫模鍛快速成形裝置，其特征在于，所述壓頭穿設(shè)在所述真空爐體頂部，可以向所述真空爐體內(nèi)伸入或抽出；所述壓頭位于所述真空爐體外部的部分套設(shè)有第一波紋管，所述第一波紋管一端連接所述真空爐體，另一端連接所述壓頭遠(yuǎn)離所述真空爐體的端部，形成動(dòng)密封結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的真空等溫模鍛快速成形裝置，其特征在于，所述第一感應(yīng)線圈及所述第二感應(yīng)線圈分別通過(guò)第一電連接部及第二電連接部穿過(guò)所述真空爐體后與電源連接；所述電源設(shè)置在所述真空爐體的外周面上，所述第一電連接部、第二電連接部穿過(guò)所述真空爐體位置設(shè)置有密封裝置。4.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的真空等溫模鍛快速成形裝置，其特征在于，所述第二電連接部穿過(guò)所述真空爐體的頂部設(shè)置，所述第二電連接部部分固定于第二模具上，且在第二模具的固定位置與穿過(guò)所述真空爐體的頂部位置在同一豎直方向；所述第二電連接部位于所述頂部位置到所述第二模具的固定位置之間，部分為第二波紋管。5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的真空等溫模鍛快速成形裝置，其特征在于，所述第一感應(yīng)線圈、所述第二感應(yīng)線圈、第一電連接部和第二電連接部，為中空管結(jié)構(gòu)，所述中空管內(nèi)通有循環(huán)冷卻水。6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的真空等溫模鍛快速成形裝置，其特征在于，所述第一感應(yīng)線圈、所述第二感應(yīng)線圈、第一電連接部和第二電連接部外表面設(shè)置有隔熱材料。7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的真空等溫模鍛快速成形裝置，其特征在于，在所述第一模具與所述第二模具內(nèi)分別設(shè)置有熱電偶。8.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的真空等溫模鍛快速成形裝置，其特征在于，所述電阻加熱絲設(shè)置在所述真空爐體的內(nèi)周面上。

技術(shù)總結(jié)

一種真空等溫模鍛快速成形裝置，包括：真空爐體，真空爐體內(nèi)可以形成真空環(huán)境；第一模具，第一模具固定設(shè)置在真空爐體內(nèi)；第二模具，第二模具設(shè)置在真空爐體內(nèi)與第一模具對(duì)應(yīng)位置；壓頭，壓頭用于推動(dòng)第二模具與第一模具接近，以對(duì)第一模具與第二模具之間的坯料進(jìn)行壓力成形；電阻加熱絲，電阻加熱絲設(shè)置在真空爐體內(nèi)；感應(yīng)加熱線圈，感應(yīng)加熱線圈圍繞第一模具與第二模具設(shè)置。由此，可以在通過(guò)電阻加熱絲對(duì)第一模具、第二模具以及坯料進(jìn)行加熱時(shí)，使用感應(yīng)加熱線圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)使第一模具、第二模具產(chǎn)生渦流而發(fā)熱，從而可以加快第一模具、第二模具及坯料的升溫速度，縮短等溫加熱時(shí)間，提高成形工藝效率，加快產(chǎn)品件加工節(jié)拍。加快產(chǎn)品件加工節(jié)拍。加快產(chǎn)品件加工節(jié)拍。

技術(shù)研發(fā)人員：翟月雯 劉曉飛 賀小毛 朱衛(wèi)東 李碩 李鳳嬌

受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京機(jī)電研究所有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.09.14

技術(shù)公布日：2022/1/6