基于局部热处理的金属件修复后去应力和校形方法与装置制造方法
基于局部热处理的金属件修复后去应力和校形方法与装置制造方法
【专利摘要】本发明属于金属零件修复后的热处理【技术领域】，具体涉及的是基于局部热处理的金属件修复后去应力和校形方法与装置，采用感应加热装置对修复部位进行加热并形成高温区，加热速度快、可加热温度范围大；感应加热器与感应加热源采用可拆卸螺纹连接，感应加热器规格尺寸可根据修复部位形状尺寸来设计制造，制造工艺简单，经济实用，适应修复部位形状尺寸多变的加热需要；采用惰性气体保护箱并配有气氛净化系统，箱内水氧经净化可低于10PPM，形成修复工件整体氩气保护状态下进行去应力处理，防止钛合金等材料热处理时的高温氧化。
【专利说明】基于局部热处理的金属件修复后去应力和校形方法与装置
【技术领域】
[0001]本发明属于金属零件修复后的热处理【技术领域】，具体涉及的是基于局部热处理的金属件修复后去应力和校形方法与装置。
【背景技术】
[0002]飞机上的钛合金、高温合金等贵重金属结构，因材料去除率大、机械加工量巨大，加工周期长，经常不可避免会出现加工超差的情况；或在服役过程中常出现裂纹、腐蚀、磨损等损伤失效情况。由于成本和生产周期的要求，常结合不同构件实际情况，采用激光焊接、激光沉积修复、电子束焊接、微束等离子等工艺来实现损伤件的快速修复，这种修复不可避免会导致工件产生残余应力集中和变形，会对焊接件的强度、加工精度和尺寸稳定性等产生不利影响；修复工件迫切需要去应力和校形处理以满足再使用要求。
[0003]由于修复工件已是精加工后工件，只有一定的尺寸公差，无加工余量，修复工件的去应力和校形处理不允许出现引起新的变形量超差，破坏工件结构的完整性；而修复工件整体去应力热处理需要装夹保证的位置精度复杂众多，专用热处理校形夹具难于设计制造，且整体热处理时的应力释放容易引起新的变形超差。特别对于钛合金等工件，为防止热处理时工件氧化，需要真空热处理炉；并且对于大型工件整体热处理而言，需要容积较大的真空热处理炉，设备投资昂贵，热处理费用高。
【发明内容】
[0004]鉴于现有技术存在的问题，本发明的目的是要提供一种基于局部热处理的金属件修复后去应力和校形方法与装置，其采用感应加热装置对修复部位进行加热形成高温区，以达到修复工件去应力和校形的目标。
[0005]为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为基于局部热处理的金属件修复后去应力和校形的装置，其包括:保护箱和感应加热装置，所述感应加热装置由感应加热器、感应加热源控制主机和感应加热源副机构成，所述感应加热器和感应加热源副机直接通过螺纹连接，加热源副机与感应加热源控制主机相通过电源线连接；所述感应加热源副机置于保护箱内，保护箱内设有工作平台，工作平台上放置修复后工件，通过夹具夹持修复部位；所述保护箱上设有高温红外热像仪，高温红外热像仪通过网线与热像仪控制器相连接。
[0006]所述保护箱配有气氛净化系统，控制净化水氧含量，箱内充有氩气等惰性气体。
[0007]所述加热源副机提供热源为高频感应加热源。
[0008]所述感应加热器与工件待修复部位大小适应。
[0009]基于感应加热局部热处理的金属零件修复后去应力和校形方法，其步骤如下:
[0010]1、将工件放在保护箱内的工作台上，将修复工件待修复部位用夹具进行夹持，将感应加热器与感应加热源副机构成的加热装置采用人工移动定位；
[0011]2、封闭保护箱，采用其净化系统利用氩气清洗净化箱内氛围；
[0012] 3、修复工件的去应力和校形处理:采用高频感应加热源，其频率20_80kHz，通过感应加热器对工件修复部位进行加热，通过高温红外热像仪实时检测修复部位温度，将温度图像和数据采用网线传送并保存在热像仪控制器内，结合温度数据，通过感应加热源控制主机调节振荡电流，控制输出功率，调控修复部位加热温度，通过升温-保温-冷却过程，完成局部热处理过程，实现修复工件的去应力和校形处理。
[0013]本发明具有如下优点
[0014](I)采用感应加热装置对修复部位进行加热并形成高温区，加热速度快、可加热温度范围大；感应加热器与感应加热源采用可拆卸螺纹连接，感应加热器规格尺寸可根据修复部位形状尺寸来设计制造，制造工艺简单，经济实用，适应修复部位形状尺寸多变的加热需要。
[0015](2)采用惰性气体保护箱并配有气氛净化系统，箱内水氧经净化可低于10PPM，形成修复工件整体氩气保护状态下进行去应力处理，防止钛合金等材料热处理时的高温氧化。
[0016](3)根据修复部位形状尺寸来设计制造夹具，修复部位采用热强钢材料夹具夹持，安装简便，不易变形，保证修复工件在加热过程中夹持稳定，安全可靠；适应修复部位形状尺寸多变的夹持和校形需要。
[0017](4)采用高温红外热像仪检测修复部位温度，并通过高频感应加热源调节振荡电流，控制输出功率，调控加热温度，实现热处理过程中温度的精确控制。
[0018](5)采用感应加热装置可对工件进行局部热处理，方便，易操作，便于实现对修复后的大型工件进行去应力处理。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1基于感应加热局部热处理的金属零件修复后去应力和校形示意图；
[0020]图2为感应加热器6与感应加热源副机4连接示意图；
[0021]图中:1、热像仪控制器，2、感应加热源控制主机，3、保护箱及其净化系统，4、感应加热源副机，5、修复工件，6、感应加热器，7、夹具，8、高温红外热像仪。
【具体实施方式】
:
[0022]为了进一步了解该基于感应加热局部热处理的金属零件修复后去应力和校形的装置，下面结合【专利附图】
【附图说明】如下。
[0023]其包括:保护箱3和感应加热装置，所述感应加热装置由感应加热器6、感应加热源控制主机2和感应加热源副机4构成，所述感应加热器6和感应加热源副机4直接通过螺纹连接，感应加热源副机4与感应加热源控制主机I相通过电源线连接；所述感应加热源副机4置于保护箱3内，保护箱3内设有工作平台，工作平台上放置修复后工件5，根据修复部位形状尺寸来设计制造夹具7夹持修复部位；所述保护箱3上设有高温红外热像仪8，高温红外热像8仪通过网线与热像仪控制器I相连接。
[0024]所述保护箱3配有气氛净化系统，可控制净化水氧含量，箱内充有氩气等惰性气体。
[0025]所述加热源副机4提供热源为高频感应加热源。
[0026]所述感应加热器6与工件5待修复部位大小适应。
[0027]基于感应加热局部热处理的金属零件修复后去应力和校形方法，其步骤如下:
[0028]1、将工件5放在保护箱3内的工作台上，将夹具7直接夹持在修复工件5待修复部位，将感应加热器6与感应加热源副机4构成的加热装置采用人工移动定位在工件5修复部位处，感应加热器6与修复部位间距；
[0029]2、封闭保护箱3，利用其自带的净化系统，采用氩气清洗净化箱内氛围，箱内水氧含量低于50PPM ；
[0030]3、修复工件的去应力和校形处理:采用感应加热源控制主机2和感应加热源副机4通过感应加热器6对工件5修复部位进行局部加热，通过高温红外热像仪8检测修复部位温度，将温度图像和数据采用网线传送并保存在热像仪控制器I内，结合温度数据，通过感应加热源控制主机2调节振荡电流，控制输出功率，调控修复部位加热温度；依据修复工件材料不同，依据热像仪8测温数据，调节感应加热源控制主机2振荡电流，控制升温时间、保温温度和时间，以及保护箱3内自然冷却，完成局部热处理过程，实现修复工件的去应力和校形处理。
【权利要求】
1.基于局部热处理的金属件修复后去应力和校形的装置，其包括:保护箱和感应加热装置，所述感应加热装置由感应加热器、感应加热源控制主机和感应加热源副机构成，所述感应加热器和感应加热源副机直接通过螺纹连接，加热源副机与感应加热源控制主机相通过电源线连接；所述感应加热源副机置于保护箱内，保护箱内设有工作平台，工作平台上放置修复后工件，通过夹具夹持修复部位；所述保护箱上设有高温红外热像仪，高温红外热像仪通过网线与热像仪控制器相连接。
2.根据权利要求1所述的基于局部热处理的金属件修复后去应力和校形的装置，其特征在于:所述保护箱配有气氛净化系统，控制净化水氧含量，箱内充有氩气等惰性气体。
3.根据权利要求1所述的基于局部热处理的金属件修复后去应力和校形的装置，其特征在于:所述加热源副机提供热源为高频感应加热源。
4.根据权利要求1所述的基于局部 热处理的金属件修复后去应力和校形的装置，其特征在于:所述感应加热器与工件待修复部位大小适应。
5.基于感应加热局部热处理的金属零件修复后去应力和校形方法，其步骤如下: 1)、将工件放在保护箱内的工作台上，将修复工件待修复部位用夹具进行夹持，将感应加热器与感应加热源副机构成的加热装置采用人工移动定位； 2)、封闭保护箱，采用其净化系统利用氩气清洗净化箱内氛围； 3)、修复工件的去应力和校形处理:采用高频感应加热源，其频率20-80kHz，通过感应加热器对工件修复部位进行加热，通过高温红外热像仪实时检测修复部位温度，将温度图像和数据采用网线传送并保存在热像仪控制器内，结合温度数据，通过感应加热源控制主机调节振荡电流，控制输出功率，调控修复部位加热温度，通过升温-保温-冷却过程，完成局部热处理过程，实现修复工件的去应力和校形处理。
【文档编号】C21D1/42GK104164547SQ201410348766
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】卞宏友, 雷洋, 杨光, 王维, 韩双隆, 范钦春 申请人:沈阳航空航天大学
【专利摘要】本发明属于金属零件修复后的热处理【技术领域】，具体涉及的是基于局部热处理的金属件修复后去应力和校形方法与装置，采用感应加热装置对修复部位进行加热并形成高温区，加热速度快、可加热温度范围大；感应加热器与感应加热源采用可拆卸螺纹连接，感应加热器规格尺寸可根据修复部位形状尺寸来设计制造，制造工艺简单，经济实用，适应修复部位形状尺寸多变的加热需要；采用惰性气体保护箱并配有气氛净化系统，箱内水氧经净化可低于10PPM，形成修复工件整体氩气保护状态下进行去应力处理，防止钛合金等材料热处理时的高温氧化。
【专利说明】基于局部热处理的金属件修复后去应力和校形方法与装置
【技术领域】
[0001]本发明属于金属零件修复后的热处理【技术领域】，具体涉及的是基于局部热处理的金属件修复后去应力和校形方法与装置。
【背景技术】
[0002]飞机上的钛合金、高温合金等贵重金属结构，因材料去除率大、机械加工量巨大，加工周期长，经常不可避免会出现加工超差的情况；或在服役过程中常出现裂纹、腐蚀、磨损等损伤失效情况。由于成本和生产周期的要求，常结合不同构件实际情况，采用激光焊接、激光沉积修复、电子束焊接、微束等离子等工艺来实现损伤件的快速修复，这种修复不可避免会导致工件产生残余应力集中和变形，会对焊接件的强度、加工精度和尺寸稳定性等产生不利影响；修复工件迫切需要去应力和校形处理以满足再使用要求。
[0003]由于修复工件已是精加工后工件，只有一定的尺寸公差，无加工余量，修复工件的去应力和校形处理不允许出现引起新的变形量超差，破坏工件结构的完整性；而修复工件整体去应力热处理需要装夹保证的位置精度复杂众多，专用热处理校形夹具难于设计制造，且整体热处理时的应力释放容易引起新的变形超差。特别对于钛合金等工件，为防止热处理时工件氧化，需要真空热处理炉；并且对于大型工件整体热处理而言，需要容积较大的真空热处理炉，设备投资昂贵，热处理费用高。
【发明内容】
[0004]鉴于现有技术存在的问题，本发明的目的是要提供一种基于局部热处理的金属件修复后去应力和校形方法与装置，其采用感应加热装置对修复部位进行加热形成高温区，以达到修复工件去应力和校形的目标。
[0005]为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为基于局部热处理的金属件修复后去应力和校形的装置，其包括:保护箱和感应加热装置，所述感应加热装置由感应加热器、感应加热源控制主机和感应加热源副机构成，所述感应加热器和感应加热源副机直接通过螺纹连接，加热源副机与感应加热源控制主机相通过电源线连接；所述感应加热源副机置于保护箱内，保护箱内设有工作平台，工作平台上放置修复后工件，通过夹具夹持修复部位；所述保护箱上设有高温红外热像仪，高温红外热像仪通过网线与热像仪控制器相连接。
[0006]所述保护箱配有气氛净化系统，控制净化水氧含量，箱内充有氩气等惰性气体。
[0007]所述加热源副机提供热源为高频感应加热源。
[0008]所述感应加热器与工件待修复部位大小适应。
[0009]基于感应加热局部热处理的金属零件修复后去应力和校形方法，其步骤如下:
[0010]1、将工件放在保护箱内的工作台上，将修复工件待修复部位用夹具进行夹持，将感应加热器与感应加热源副机构成的加热装置采用人工移动定位；
[0011]2、封闭保护箱，采用其净化系统利用氩气清洗净化箱内氛围；
[0012] 3、修复工件的去应力和校形处理:采用高频感应加热源，其频率20_80kHz，通过感应加热器对工件修复部位进行加热，通过高温红外热像仪实时检测修复部位温度，将温度图像和数据采用网线传送并保存在热像仪控制器内，结合温度数据，通过感应加热源控制主机调节振荡电流，控制输出功率，调控修复部位加热温度，通过升温-保温-冷却过程，完成局部热处理过程，实现修复工件的去应力和校形处理。
[0013]本发明具有如下优点
[0014](I)采用感应加热装置对修复部位进行加热并形成高温区，加热速度快、可加热温度范围大；感应加热器与感应加热源采用可拆卸螺纹连接，感应加热器规格尺寸可根据修复部位形状尺寸来设计制造，制造工艺简单，经济实用，适应修复部位形状尺寸多变的加热需要。
[0015](2)采用惰性气体保护箱并配有气氛净化系统，箱内水氧经净化可低于10PPM，形成修复工件整体氩气保护状态下进行去应力处理，防止钛合金等材料热处理时的高温氧化。
[0016](3)根据修复部位形状尺寸来设计制造夹具，修复部位采用热强钢材料夹具夹持，安装简便，不易变形，保证修复工件在加热过程中夹持稳定，安全可靠；适应修复部位形状尺寸多变的夹持和校形需要。
[0017](4)采用高温红外热像仪检测修复部位温度，并通过高频感应加热源调节振荡电流，控制输出功率，调控加热温度，实现热处理过程中温度的精确控制。
[0018](5)采用感应加热装置可对工件进行局部热处理，方便，易操作，便于实现对修复后的大型工件进行去应力处理。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1基于感应加热局部热处理的金属零件修复后去应力和校形示意图；
[0020]图2为感应加热器6与感应加热源副机4连接示意图；
[0021]图中:1、热像仪控制器，2、感应加热源控制主机，3、保护箱及其净化系统，4、感应加热源副机，5、修复工件，6、感应加热器，7、夹具，8、高温红外热像仪。
【具体实施方式】
:
[0022]为了进一步了解该基于感应加热局部热处理的金属零件修复后去应力和校形的装置，下面结合【专利附图】
【附图说明】如下。
[0023]其包括:保护箱3和感应加热装置，所述感应加热装置由感应加热器6、感应加热源控制主机2和感应加热源副机4构成，所述感应加热器6和感应加热源副机4直接通过螺纹连接，感应加热源副机4与感应加热源控制主机I相通过电源线连接；所述感应加热源副机4置于保护箱3内，保护箱3内设有工作平台，工作平台上放置修复后工件5，根据修复部位形状尺寸来设计制造夹具7夹持修复部位；所述保护箱3上设有高温红外热像仪8，高温红外热像8仪通过网线与热像仪控制器I相连接。
[0024]所述保护箱3配有气氛净化系统，可控制净化水氧含量，箱内充有氩气等惰性气体。
[0025]所述加热源副机4提供热源为高频感应加热源。
[0026]所述感应加热器6与工件5待修复部位大小适应。
[0027]基于感应加热局部热处理的金属零件修复后去应力和校形方法，其步骤如下:
[0028]1、将工件5放在保护箱3内的工作台上，将夹具7直接夹持在修复工件5待修复部位，将感应加热器6与感应加热源副机4构成的加热装置采用人工移动定位在工件5修复部位处，感应加热器6与修复部位间距；
[0029]2、封闭保护箱3，利用其自带的净化系统，采用氩气清洗净化箱内氛围，箱内水氧含量低于50PPM ；
[0030]3、修复工件的去应力和校形处理:采用感应加热源控制主机2和感应加热源副机4通过感应加热器6对工件5修复部位进行局部加热，通过高温红外热像仪8检测修复部位温度，将温度图像和数据采用网线传送并保存在热像仪控制器I内，结合温度数据，通过感应加热源控制主机2调节振荡电流，控制输出功率，调控修复部位加热温度；依据修复工件材料不同，依据热像仪8测温数据，调节感应加热源控制主机2振荡电流，控制升温时间、保温温度和时间，以及保护箱3内自然冷却，完成局部热处理过程，实现修复工件的去应力和校形处理。
【权利要求】
1.基于局部热处理的金属件修复后去应力和校形的装置，其包括:保护箱和感应加热装置，所述感应加热装置由感应加热器、感应加热源控制主机和感应加热源副机构成，所述感应加热器和感应加热源副机直接通过螺纹连接，加热源副机与感应加热源控制主机相通过电源线连接；所述感应加热源副机置于保护箱内，保护箱内设有工作平台，工作平台上放置修复后工件，通过夹具夹持修复部位；所述保护箱上设有高温红外热像仪，高温红外热像仪通过网线与热像仪控制器相连接。
2.根据权利要求1所述的基于局部热处理的金属件修复后去应力和校形的装置，其特征在于:所述保护箱配有气氛净化系统，控制净化水氧含量，箱内充有氩气等惰性气体。
3.根据权利要求1所述的基于局部热处理的金属件修复后去应力和校形的装置，其特征在于:所述加热源副机提供热源为高频感应加热源。
4.根据权利要求1所述的基于局部 热处理的金属件修复后去应力和校形的装置，其特征在于:所述感应加热器与工件待修复部位大小适应。
5.基于感应加热局部热处理的金属零件修复后去应力和校形方法，其步骤如下: 1)、将工件放在保护箱内的工作台上，将修复工件待修复部位用夹具进行夹持，将感应加热器与感应加热源副机构成的加热装置采用人工移动定位； 2)、封闭保护箱，采用其净化系统利用氩气清洗净化箱内氛围； 3)、修复工件的去应力和校形处理:采用高频感应加热源，其频率20-80kHz，通过感应加热器对工件修复部位进行加热，通过高温红外热像仪实时检测修复部位温度，将温度图像和数据采用网线传送并保存在热像仪控制器内，结合温度数据，通过感应加热源控制主机调节振荡电流，控制输出功率，调控修复部位加热温度，通过升温-保温-冷却过程，完成局部热处理过程，实现修复工件的去应力和校形处理。
【文档编号】C21D1/42GK104164547SQ201410348766
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】卞宏友, 雷洋, 杨光, 王维, 韩双隆, 范钦春 申请人:沈阳航空航天大学
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