[发明专利]一种金属构筑成形变形参数精密控制装置与方法

说明书

本发明公开了一种金属构筑成形变形参数精密控制装置与方法，所述控制装置包括机械式加载模块、压缩模块、真空模块、加热模块、通风模块、移动模块和控制系统。本发明采用机械式加载模块，通过伺服电机、减速器和滚珠丝杠即可实现精确控制加载参数，与液压装置相比，本发明可减少液压加载模块配备的液压泵站及油阀，设备简单，成本较低。本发明根据选取合适的机械加载模块可实现最大尺寸40*40*40mm，加载压力20t，加载速度0～20mm/s。本发明可实现金属构筑成形过程的要求，即在真空条件下，加热到指定温度保温，然后按照恒定压力、恒定速度对构筑样品进行加载，以实现金属构筑成形的变形量、变形速度及变形温度的精密控制。

技术领域

本发明涉及焊接设备及其技术领域，具体而言，涉及一种金属构筑成形变形参数精密控制装置与方法。

背景技术

大型锻件作为重大工程的核心部件，常在高温、高压、辐照、腐蚀、往复运动等极端条件下服役，对材料的性能尤其是均质性有极高的要求。我国的大型锻件长期依赖进口，但即便是进口的锻件，有时也存在均质化的问题。大锻件的基础母材大铸锭的内部冶金质量往往极难保障，凝固过程难以调控，宏观偏析、裂纹、中心疏松和晶粒粗大问题严重，导致大锻件的合格率非常低，大大增加了生产成本。

金属构筑成形技术是通过将多块均质化板坯通过表面加工、清洁处理、堆垛组坯和真空封装后，在高温下施以保压锻造、多向锻造为特点的变形连接工艺，通过界面塑性变形、接触表面原子激活和扩散及晶界迁移，实现金属基元的冶金结合从而达到无缝连接，能够有效实现大型锻件的均质化制造问题。

根据金属构筑成形实际工艺过程，其流程可简化为在真空条件下，加热到指定温度保温，然后按照恒定压力、恒定速度对构筑样品进行加载，以此来模拟金属构筑成形过程，进行基础性机理研究。然而，现有技术中，单独满足真空度、温度、加载压力和加载速度的设备较多，但在同时满足金属构筑成形过程条件的设备较少。目前试验中使用的Gleeble多功能试验机，所能试验的样品较小，一般为10*10*10mm样品，加载速度有限，无法进行大样品、大变形的构筑试验，无法从大范围内进行机理性分析，而且该设备价格昂贵，不利于大规模进行科研活动和进一步揭示金属构筑成形机理。

中国专利CN201610980004.X提出了一种可以有效减少在加载过程中加载压力损失的扩散焊设备，能够使得多个焊件结合过程中更加贴合紧密，提高扩散焊效率和质量。但该设备在加载压力方面仍然难以达到稳定控制，无法满足构筑试验要求。

中国专利CN201110259120.X提出了一种微米级测控真空热压烧结炉系统，可实现加载稳定压力，并且可对烧结样品的烧结曲线进行微米级的动态测量。虽然该系统与构筑设备相似，但是对于构筑金属的加载过程，变形量、变形速度、加载压力都需要精确控制，该系统同样难以满足试验要求。

综上所述，目前市面上满足构筑试验要求的设备较少，而专门针对构筑成形试验的设备几乎没有。而且，目前少量材料的金属构筑成形机理已经得到解释，但是绝大部分材料的金属构筑成形机理还有待解决。金属构筑成形试验的装备是揭示金属构筑成形机理的重要保障，因此，设计出一种低成本、能够精密控制变形参数的构筑设备，对于揭示金属构筑成形机理，推动金属构筑成形在实际生产中的应用，解决大锻件制造均质化制造问题具有重要意义。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明要提供一种低成本、能够精密控制变形参数的金属构筑成形变形参数精密控制装置与方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：