一種脈沖電流輔助鈦合金局部高溫?cái)U(kuò)散連接裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種脈沖電流輔助鈦合金局部高溫?cái)U(kuò)散連接裝置，本實(shí)用新型涉及一種脈沖電流輔助鈦合金局部高溫?cái)U(kuò)散連接的裝置，它要解決現(xiàn)有鈦合金擴(kuò)散連接需要整體加熱，非擴(kuò)散區(qū)域和模具無(wú)謂升溫所造成的升溫效率低的問(wèn)題。擴(kuò)散連接裝置主要由電源控制器、脈沖電源、壓力裝置、電極導(dǎo)體、接觸電極、保溫裝置、和測(cè)溫裝置組成，電極導(dǎo)體與接觸電極相連，接觸電極上開(kāi)有凹槽，外部套有保溫裝置，通過(guò)壓力裝置對(duì)接觸電極加載壓力，測(cè)溫裝置測(cè)試鈦合金板材的溫度，并通過(guò)反饋電路與電源控制器相連。本實(shí)用新型不需要對(duì)非擴(kuò)散區(qū)域及模具進(jìn)行升溫，提高了擴(kuò)散連接裝置的升溫效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種脈沖電流輔助鈦合金局部高溫?cái)U(kuò)散連接裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種脈沖電流輔助鈦合金局部高溫?cái)U(kuò)散連接的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦合金具有良好的熱穩(wěn)定性和焊接性能，中等的室溫\高溫強(qiáng)度及良好的高溫塑性，是目前航空航天領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的一種先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料。鈦合金多層結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)重量較小，承力層穩(wěn)定性高、結(jié)構(gòu)彎曲剛度大和抗疲勞性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛用來(lái)制造航空航天輕量化部件。
[0003]目前制造鈦合金多層結(jié)構(gòu)多采用超塑成形/擴(kuò)散連接技術(shù)，傳統(tǒng)鈦合金擴(kuò)散連接一般在高溫環(huán)境下(900°C左右)長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行，板材的擴(kuò)散連接區(qū)域、非擴(kuò)散連接區(qū)域及擴(kuò)散連接加壓模具均升高到擴(kuò)散連接所需的高溫環(huán)境，整體加熱時(shí)間長(zhǎng)，不僅造成能源的極大浪費(fèi)，降低了擴(kuò)散連接效率，也導(dǎo)致板材非擴(kuò)散區(qū)域的晶粒長(zhǎng)大嚴(yán)重，造成連接后結(jié)構(gòu)性能降低。而擴(kuò)散連接本質(zhì)上所需要加熱升溫的只有擴(kuò)散連接區(qū)域，其他部位沒(méi)有升溫的必要。因此，如果能開(kāi)發(fā)一種能對(duì)擴(kuò)散連接區(qū)域局部升溫進(jìn)行擴(kuò)散連接的裝置，就可以改變目前傳統(tǒng)鈦合金能耗高、效率低的現(xiàn)狀。因此，開(kāi)發(fā)鈦合金局部升溫?cái)U(kuò)散連接裝置具有極大的應(yīng)用價(jià)值，尤其在降低能耗，節(jié)約能源方面具有重大意義。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是要解決現(xiàn)有鈦合金擴(kuò)散連接需要整體加熱，非擴(kuò)散區(qū)域和模具無(wú)謂升溫所造成的升溫效率低的問(wèn)題，而提供一種脈沖電流輔助鈦合金局部高溫?cái)U(kuò)散連接裝置。
[0005]本實(shí)用新型脈沖電流輔助鈦合金局部高溫?cái)U(kuò)散連接裝置由電源控制器、脈沖電源、壓力裝置、正電極導(dǎo)體、負(fù)電極導(dǎo)體、接觸電極、保溫裝置、絕緣體和測(cè)溫裝置組成，電源控制器的控制信號(hào)輸出端連接脈沖電源的控制信號(hào)輸入端，在脈沖電源的正電壓輸出端連接正電極導(dǎo)體的一端，脈沖電源的負(fù)電壓輸出端連接負(fù)電極導(dǎo)體的一端，正電極導(dǎo)體和負(fù)電極導(dǎo)體的另一端分別連接有接觸電極，在接觸電極上開(kāi)有凹槽，在接觸電極的外部套有保溫裝置，其中與正電極導(dǎo)體連接的接觸電極的上表面與壓力裝置的壓力滑塊接觸，與負(fù)電極導(dǎo)體連接的接觸電極的下表面墊有絕緣體，絕緣體下表面與壓力裝置的固定座接觸，測(cè)試連接鈦合金板材溫度的測(cè)溫裝置通過(guò)反饋電路與電源控制器相連。
[0006]本實(shí)用新型脈沖電流輔助鈦合金局部高溫?cái)U(kuò)散連接裝置主要由脈沖電流加熱系統(tǒng)、測(cè)溫-保溫系統(tǒng)及壓力加載系統(tǒng)構(gòu)成，其中脈沖電流加熱系統(tǒng)主要包括脈沖電源、電源控制系統(tǒng)及接觸電極。測(cè)溫-保溫系統(tǒng)主要包括測(cè)溫裝置，溫度反饋系統(tǒng)及保溫裝置，其中溫度反饋系統(tǒng)可以將所測(cè)的鈦合金板材溫度反饋到電源控制系統(tǒng)，從而通過(guò)調(diào)節(jié)電流改變加熱溫度。而壓力加載系統(tǒng)主要包括壓力加載系統(tǒng)及壓力控制系統(tǒng)。
[0007]本實(shí)用新型的原理是利用電流的焦耳熱對(duì)鈦合金板材擴(kuò)散連接區(qū)域直接進(jìn)行升溫，不需要對(duì)非擴(kuò)散區(qū)域及模具進(jìn)行升溫，大幅提高升溫效率，減少所需能耗。這是由于鈦合金的電阻率比較大，為1.6Ω ^mmVm左右，因此相同條件下其產(chǎn)生的焦耳熱相比其他材料更大，而同時(shí)其導(dǎo)熱系數(shù)較低，因此散熱較慢，兩者結(jié)合就使鈦合金具有極佳的焦耳熱效應(yīng)，故不需要對(duì)非擴(kuò)散區(qū)域及模具進(jìn)行升溫，進(jìn)而提高了擴(kuò)散連接裝置的升溫效率。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是本實(shí)用新型脈沖電流輔助鈦合金局部高溫?cái)U(kuò)散連接裝置的結(jié)構(gòu)圖，I一電源控制器，2—脈沖電源，3—壓力裝置，4一正電極導(dǎo)體，5—負(fù)電極導(dǎo)體，6—接觸電極，7-保溫裝置，8—壓力滑塊，9—絕緣體，10—固定座，11—測(cè)溫裝置，12—反饋電路，13—鈦合金板材。
【具體實(shí)施方式】
[0009]【具體實(shí)施方式】一:下面結(jié)合附圖對(duì)【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0010]本實(shí)施方式脈沖電流輔助鈦合金局部高溫?cái)U(kuò)散連接裝置由電源控制器1、脈沖電源2、壓力裝置3、正電極導(dǎo)體4、負(fù)電極導(dǎo)體5、接觸電極6、保溫裝置7、絕緣體9和測(cè)溫裝置11組成，電源控制器I的控制信號(hào)輸出端連接脈沖電源2的控制信號(hào)輸入端，在脈沖電源2的正電壓輸出端連接正電極導(dǎo)體4的一端，脈沖電源2的負(fù)電壓輸出端連接負(fù)電極導(dǎo)體5的一端，正電極導(dǎo)體4和負(fù)電極導(dǎo)體5的另一端分別連接有接觸電極6，在接觸電極6上開(kāi)有凹槽，在接觸電極6的外部套有保溫裝置7，其中與正電極導(dǎo)體4連接的接觸電極6的上表面與壓力裝置3的壓力滑塊8接觸，與負(fù)電極導(dǎo)體5連接的接觸電極6的下表面墊有絕緣體9，絕緣體9下表面與壓力裝置3的固定座10接觸，測(cè)試連接鈦合金板材溫度的測(cè)溫裝置11通過(guò)反饋電路12與電源控制器I相連。
[0011]本實(shí)施方式在對(duì)鈦合金板材進(jìn)行擴(kuò)散連接時(shí)，可以將正負(fù)電極形狀加工成擴(kuò)散連接區(qū)域的形狀，在電極上開(kāi)有凹槽，只對(duì)擴(kuò)散區(qū)域進(jìn)行連接，即接觸電極的形狀可以根據(jù)鈦合金板材擴(kuò)散區(qū)域形狀而改變， 與電極導(dǎo)體活動(dòng)連接，便于接觸電極的拆卸。
[0012]本實(shí)施方式正電極導(dǎo)體和負(fù)電極導(dǎo)體的另一端分別連接的兩個(gè)接觸電極在垂直方向上相對(duì)排列，擴(kuò)散連接過(guò)程是先將板材置于兩個(gè)電極之間，然后施以脈沖電流，從而在電極之間與板材接觸區(qū)域產(chǎn)生電極形狀的溫度場(chǎng)，此區(qū)域溫度升高很快，并且能通過(guò)控制電流大小進(jìn)行保溫，在達(dá)到擴(kuò)散連接溫度后進(jìn)行壓力加載，壓力最大為lOMPa，保壓時(shí)間一般為2小時(shí)，最終實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散連接的目的，這樣就只對(duì)板材所需擴(kuò)散區(qū)域進(jìn)行快速升溫，大大提高了擴(kuò)散連接效率。
[0013]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是正電極導(dǎo)體4和負(fù)電極導(dǎo)體5的另一端分別通過(guò)螺栓連接有接觸電極6。其它裝置與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0014]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一或二不同的是保溫裝置7的保溫材料為層狀硅酸鋁。其它裝置與【具體實(shí)施方式】接觸電極的相同。
[0015]實(shí)施例一:本實(shí)施例脈沖電流輔助鈦合金局部高溫?cái)U(kuò)散連接裝置由電源控制器
1、脈沖電源2、壓力裝置3、正電極導(dǎo)體4、負(fù)電極導(dǎo)體5、接觸電極6、保溫裝置7、絕緣體9和測(cè)溫裝置11組成，電源控制器I的控制信號(hào)輸出端連接脈沖電源2的控制信號(hào)輸入端，在脈沖電源2的正電壓輸出端連接正電極導(dǎo)體4的一端，脈沖電源2的負(fù)電壓輸出端連接負(fù)電極導(dǎo)體5的一端，正電極導(dǎo)體4和負(fù)電極導(dǎo)體5的另一端分別連接有接觸電極6，在接觸電極6上開(kāi)有凹槽，在接觸電極6的外部套有保溫裝置7，其中與正電極導(dǎo)體4連接的接觸電極6的上表面與壓力裝置3的壓力滑塊8接觸，與負(fù)電極導(dǎo)體5連接的接觸電極6的下表面墊有絕緣體9，絕緣體9下表面與壓力裝置3的固定座10接觸，測(cè)試連接鈦合金板材溫度的測(cè)溫裝置11通過(guò)反饋電路12與電源控制器I相連。
[0016]其中本實(shí)施例連接的鈦合金板材尺寸為120X80X1.2mm，加熱鈦合金板材至900°C，然后加載壓力至lOMPa，保壓時(shí)間2小時(shí)即完成鈦合金板材的擴(kuò)散連接，提高了擴(kuò)散連接的效率。
【權(quán)利要求】
1.一種脈沖電流輔助鈦合金局部高溫?cái)U(kuò)散連接裝置，其特征在于脈沖電流輔助鈦合金局部高溫?cái)U(kuò)散連接裝置由電源控制器（I)、脈沖電源（2)、壓力裝置（3)、正電極導(dǎo)體（4)、負(fù)電極導(dǎo)體（5)、接觸電極（6)、保溫裝置（7)、絕緣體（9)和測(cè)溫裝置（11)組成，電源控制器(O的控制信號(hào)輸出端連接脈沖電源（2)的控制信號(hào)輸入端,在脈沖電源（2)的正電壓輸出端連接正電極導(dǎo)體（4)的一端，脈沖電源（2)的負(fù)電壓輸出端連接負(fù)電極導(dǎo)體（5)的一端，正電極導(dǎo)體（4)和負(fù)電極導(dǎo)體（5)的另一端分別連接有接觸電極（6)，在接觸電極（6)上開(kāi)有凹槽，在接觸電極（6)的外部套有保溫裝置（7)，其中與正電極導(dǎo)體（4)連接的接觸電極(6)的上表面與壓力裝置（3)的壓力滑塊（8)接觸，與負(fù)電極導(dǎo)體（5)連接的接觸電極（6)的下表面墊有絕緣體（9 )，絕緣體（9 )下表面與壓力裝置（3 )的固定座（10 )接觸，測(cè)試連接鈦合金板材溫度的測(cè)溫裝置（11)通過(guò)反饋電路（12 )與電源控制器（I)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種脈沖電流輔助鈦合金局部高溫?cái)U(kuò)散連接裝置，其特征在于正電極導(dǎo)體（4)和負(fù)電極導(dǎo)體（5)的另一端分別通過(guò)螺栓連接有接觸電極（6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種脈沖電流輔助鈦合金局部高溫?cái)U(kuò)散連接裝置，其特征在于保溫裝置（7)的保溫材料為層狀硅酸鋁。
【文檔編號(hào)】B23K20/00GK203401212SQ201320516402
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月23日
【發(fā)明者】蔣少松, 盧振 申請(qǐng)人:哈爾濱工大宇航精工科技有限公司