[发明专利]一种钼坩埚双轮错距热态强力旋压成形装置与方法

权利要求书

1.一种钼坩埚双轮错距热态强力旋压成形方法，其特征在于，采用一种钼坩埚双轮错距热态强力旋压成形装置，包括有定形系统、两套旋压成形系统及两套自动在线加热系统；两套所述旋压成形系统轴向错距分布在所述定形系统两侧，两套所述自动在线加热系统分别分布在定形系统两侧；所述定形系统用于钼板的定形，所述旋压成形系统用于钼板的旋压成形，所述自动在线加热系统用于在旋压成形过程中对钼板进行加热；

所述定形系统包括有与旋压机主轴(2)的端部连接的芯模(1)及与旋压机尾顶机架(19)端部连接的尾顶模(6)，所述尾顶模(6)的内底壁朝向芯模(1)的尾部设置，钼板设置在所述尾顶模(6)的内底壁与芯模(1)的尾部之间；

两套所述旋压成形系统之间的轴向错距为0.2-0.5mm；

所述旋压成形系统包括有旋轮轴(5)，所述旋轮轴(5)的一端连接有旋轮，所述旋轮轴(5)的另一端连接有旋轮基座(18)；

所述自动在线加热系统包括有固定立柱(15)，所述固定立柱(15)顶端设置有斜面滑轨(14)，所述斜面滑轨(14)的一端设有第二无级变速伺服电机(16)，所述第二无级变速伺服电机(16)的电机轴连接有第一丝杠，所述第一丝杠上设置有第一丝杠螺母，所述第一丝杠螺母与斜面滑轨(14)配合，所述第一丝杠螺母的顶端固定连接有水平支架(13)，所述水平支架(13)上设置有第三无级变速伺服电机(17)及滑轨，所述第三无级变速伺服电机(17)的电机轴连接有第二丝杠，所述第二丝杠上设置有第二丝杠螺母，所述第二丝杠螺母与滑轨配合，所述第二丝杠螺母的顶端固定连接有第一无级变速伺服电机(9)，所述第一无级变速伺服电机(9)的电机轴上连接有旋转支架(8)，所述旋转支架(8)上安装有若干组加热炬组件，每组所述加热炬组件包括有加热炬(7)，所述加热炬(7)的喷嘴朝向钼板，所述加热炬(7)固定在旋转支架(8)上，所述加热炬(7)的进气端连接有气体管道(12)，所述气体管道(12)上设置有气体止回阀(11)，所述加热炬(7)上还设置有加热气体流量调节阀(10)；

该方法包括以下步骤：

(1)芯模设计、制造与安装：

选择热作模具钢为原料，以钼坩埚的内尺寸为芯模(1)外尺寸，经过锻造、回火、粗机加工、调质、精机加工得到芯模(1)，使芯模(1)表面粗糙度达Ra0.8μm，淬火后表面硬度≥HRC55；将芯模(1)紧固在旋压机的旋压机主轴(2)上，芯模(1)与旋压机主轴(2)的配合间隙为-0.08mm，芯模(1)的空载轴向跳动不超过0.15mm，芯模(1)的空载径向跳动不超过0.1mm；

(2)设计旋压成形系统参数：

旋压成形系统参数包括有旋轮成形角α、旋轮的三个圆弧段的曲率半径ρ₁、ρ及ρ₂、旋轮半径D_ρ、旋轮安装角β及旋轮布局结构；

(a)旋轮成形角α的确定

首道次旋压时，旋轮成形角α为40°，第二、三道次旋压时，旋轮成形角α分别为30°、22°，第四道次旋压时，旋轮成形角α为5°；

(b)钼坩埚旋压的旋轮由曲率半径分别为ρ₁、ρ及ρ₂的3个圆弧段光滑连接而成，ρ₁、ρ、ρ₂为8-12mm；

(c)钼坩埚旋压的旋轮半径D_ρ为240-280mm；

(d)钼金属旋压的旋轮安装角β为20-30°；

(e)钼坩埚旋压采用双旋轮，双旋轮以旋压机主轴(2)为中心线分布在其两侧，2个旋轮的轴向错距为0.2-0.5mm，位置在前的旋轮的圆弧段半径为：10-12mm，用于钼坩埚的初步成形；位置在后的旋轮的圆弧段半径为：8-10mm，用于钼坩埚的壁厚控制和内表面精整；

(3)钼板准备：

按照等体积原则，由钼坩埚的体积计算所需圆形钼板的尺寸；将圆形钼板在真空或还原气氛下，900-1100℃保温0.5-1.5h，再对选取好的圆形钼板进行再结晶退火，以获得均匀的细小等轴晶，然后在圆形钼板表面均匀涂覆润滑剂；

(4)设计与调试旋压曲线

根据相邻旋压曲线等体积原理设计整体旋压曲线，使旋压曲线的进刀直线段与芯模(1)母线之间的间隙为钼坩埚壁厚的0.9-0.95倍；使贴模曲线与芯模母线之间的间隙，为钼坩埚相应部位壁厚的0.8-0.85倍，最后在芯模(1)表面均匀涂刷脱模剂；

(5)把步骤(3)准备的圆形钼板居中放置于芯模(1)的尾部；利用加热炬(7)将圆形钼板中心部位大于所需钼坩埚底部平面面积的区域加热至450-500℃并保温5-10min；移动旋压机尾顶机架(19)，使圆形钼板夹紧于芯模(1)与旋压机尾顶机架(19)之间，接着启动旋压机主轴(2)转动，使芯模(1)、钼板、尾顶模(6)与旋压机主轴(2)以200-500r/min的角速度同步旋转，同时，根据钼板大小，按照加热火焰区域不小于钼板面积的原则，调节加热炬(7)的数量和角度，使整块钼板处于火焰加热范围内；

(6)当钼板整体加热到500-600℃，开启旋压曲线量化生成的旋压程序，两套旋轮同时按照旋压程序移动，根据不同的旋压曲线段，在旋压机上设置不同的旋轮进给量和主轴转速，具体为：正刀和反刀曲线的旋轮进给量为0.175mm/r，主轴转速为380-400r/min；进刀和贴模曲线的旋轮进给量均为0.1mm/r，主轴转速为360-400r/min；退刀曲线的速度均为6-8mm/min；同时使加热炬(7)同步变换位置，使加热炬火焰跟随旋轮运行的位置在上下、前后、不同倾角不断变换，使钼板的变形区域处于500-510℃内；

(7)旋压程序结束后，两套旋轮均回到坐标原点，加热炬(7)关闭并后退至原始位置，旋压机尾顶机架(19)卸压并脱离钼坩埚尾部，将芯模(1)和旋压钼坩埚风冷5-10mim后，将钼坩埚从芯模(1)上手工脱出；

(8)将旋压钼坩埚在惰性或还原气氛下，900-1000℃保温0.5-1.5h，进行去应力退火；

(9)按照图纸高度，将去应力态旋压钼坩埚口部的多余金属切除，并打磨切割位置的毛刺。