[发明专利]感应加热旋压成形系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属塑性成形技术领域，尤其涉及一种感应加热旋压成形系统及方 法。

背景技术

机匣壳体类零件是航空发动机上重要的承力部件，随着机匣零件的工作温度不断 提高，对零件材料的耐高温性能的要求也越来越高，目前通常采用高温合金和更轻质 的金属间化合物等材料。

目前，一般采用火焰加热旋压成形的方法制造发动机机匣类零件。旋压作为近代 塑性加工中的一种新工艺，在生产薄壁高精度回转体零件方面具有如下明显优势：强 力旋压后材料的强度和硬度比母材提高了约10％～25％，因此强力旋压能有效地减小 零件的设计壁厚、减轻重量，其疲劳性能也能显著提高；强力旋压属于整体成形技术， 成形的零件没有母线焊缝，因此零件整体性能提高，尤其是疲劳寿命能显著提高；由 于减薄率较大，强力旋压能有效改善或消除母材中细小冶金缺陷，或暴露出母材中严 重缺陷。

旋压是用于成形薄壁空心回转零件的一种金属塑性成形方法。图1是现有的旋压 成形工艺的示意图，如图1所示，借助旋轮1等工具对旋压坯料3(例如金属平板坯 料或预制坯料)施加压力，使之产生连续的局部塑性变形而成形。通常是先将旋压坯 料3卡紧在旋压机的旋压模具5(即芯模)上，由主轴带动芯模和坯料旋转，然后旋 轮1以一定的轨迹和移动速率对旋压坯料3施加压力，使坯料产生连续、逐点的塑性 变形，从而获得各种母线形状的空心旋转体零件，如图中旋压成形零件4所示。图1 中，2表示尾顶。

火焰加热旋压成形方法使用氧乙炔或者氧气丙烷作为加热源，加热方便，加热成 本较低，因此，该方法应用广泛。

但是，旋压过程中采用火焰加热的方法，存在以下缺点：

(1)火焰加热采用手工操作，温度均匀性难以保证；

(2)火焰加热辐射大，劳动强度大；

(3)火焰加热效率低，加热900℃以上至少需要十分钟，加热到1000℃所需时 间更长；

(4)对旋压设备主轴箱和旋轮的热辐射大，长时间加热，降低设备的使用寿命。

发明内容

本发明提供了一种感应加热旋压成形系统及方法，以至少解决现有的火焰加热旋 压成形方法加热效率低、劳动强度大、影响旋压设备使用寿命的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种感应加热旋压成形系统，包括：床头箱、旋 压模具、感应器、电源装置、冷却装置和调节装置；所述旋压模具安装在所述床头箱 的主轴上；所述感应器位于所述旋压模具上侧，所述感应器的一端与卡紧在所述旋压 模具上的平板旋压坯料保持预设距离，另一端连接至所述电源装置；所述冷却装置通 入所述感应器和所述电源装置内部，用于为所述感应器和所述电源装置降温；所述电 源装置，用于给所述感应器提供交流电，其中所述交流电使得所述平板旋压坯料产生 感应电流，以加热所述平板旋压坯料；所述调节装置，与所述感应器连接，用于调整 所述感应器的位置和角度，带动所述感应器移动和转动，使得所述感应器跟随所述平 板旋压坯料的形状运动。

在一个实施例中，所述电源装置包括：交直流转换电路、滤波电路和单相逆变电 路；所述交直流转换电路，用于将三相工频交流电转换为电压可调节的直流电；所述 滤波电路，连接至所述交直流转换电路，用于对所述直流电进行滤波；所述单相逆变 电路，连接至所述滤波电路，用于将滤波后的直流电转换为预设频率的单相交流电。

在一个实施例中，所述感应器由空心金属管绕制而成，空心处可通入冷却水，以 实现降温。

在一个实施例中，所述冷却装置包括水箱及与所述水箱连接的水管，所述水管通 入所述电源装置和所述感应器内。

在一个实施例中，所述调节装置包括：悬臂支架、轴向移动部件、升降部件和角 度调节部件；所述悬臂支架安装在所述床头箱上部；所述轴向移动部件、所述升降部 件和所述角度调节部件的安装均依附于所述悬臂支架；所述轴向移动部件，用于使所 述感应器沿着所述旋压模具的轴向方向移动；所述升降部件，用于使所述感应器沿着 垂直于地面的方向移动；所述角度调节部件，用于使所述感应器跟随所述平板旋压坯 料的形状旋转。