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CN114160614B - 一种纯铱板材高精度高温成圆装置及加工方法 - Google Patents

一种纯铱板材高精度高温成圆装置及加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明是一种纯铱板材高精度高温成圆装置及加工方法,通过纯铱板材立放,使长边与工作台线性接触,实现纯铱板材中心线在高温下与芯模轴线方向自动对正,避免出现歪曲错口;通过高精度切割的铱板与芯模的贴合,保障极高的成圆精度;通过装置各部件的自动配合,减少操作人员数量,改善操作环境;通过V型夹合机构和滚柱的压合,省去凹模,减少模具成本;通过在模外立面及滚柱外立面等接触面涂抹润滑粉,及在滚柱等关键接触部位采用镍基高温合金,减少纯铱板材与铁的接触,减少铁对纯铱的污染。加工效率高、成圆精度高、操作便捷,且加工尺寸范围广,模具成本低。

Description

一种纯铱板材高精度高温成圆装置及加工方法
技术领域
本发明涉及的是一种纯铱板材高精度高温成圆装置及加工方法,属于贵金属加工技术领域。
背景技术
纯铱因强度高、塑性差、加工硬化速率大而被称为难加工金属。在铱坩埚等铱制品的塑性加工过程中,铱圆筒的成圆加工一直比较麻烦,现有技术主要的成圆方法有以下几种:
一、合金化改善铱的塑性,使卷圆过程在较低温度下即可进行,但该合金化方法一直掌握在英国某公司手中,且国内铱坩埚用户强调铱的纯度,避免杂质元素对晶体生长不利,同时合金元素的添加不利于贵金属铱的结算,因此国内无法采用该方法;
二、高温下利用芯棒和凹模手工压制成型,该方法对工人钣金水平要求极高,且高温操作不便,控制不当纯铱板材容易开裂;
三、高温下利用卷圆设备卷圆成型,该方法对设备材质要求很高,因卷圆过程中高温铱板与辊子接触时间长,辊子表面容易软化形成压痕,进而影响铱板表面质量,同时卷圆过程中难以控制板材中心线与辊子轴线的垂直,导致铱板容易发生歪曲错口、过卷等现象,高温下难以纠正,因此圆度、曲率等卷圆精度控制较难,且效率低下。
综上所述,现有技术无法有效实现纯铱板材的成圆,无法满足生产需要。
发明内容
本发明提出的是一种纯铱板材高精度高温成圆装置及加工方法,其目的旨在克服现有技术存在的上述不足,实现有效提高成圆效率、成圆精度,并简化操作。
本发明的技术解决方案:一种纯铱板材高精度高温成圆装置,其结构包括电液推杆、线性导轨、芯模立柱、V型夹合机构、滚柱、液压顶杆、工作台和控制系统,其中电液推杆输出端连接的滑块与线性导轨滑动连接,芯模立柱设置在电液推杆输出端连接的滑块上,液压顶杆输出端通过连杆机构连接V型夹合机构,V型夹合机构两端部通过轴承连接有滚柱,两侧滚柱之间为套有芯模的芯模立柱,电液推杆、线性导轨、液压顶杆和控制系统都设置在工作台上。
优选的,所述的芯模立柱材质为经调制处理的高强钢、直径30-60mm,滚柱材质为镍基高温合金,直径20-40mm,液压顶杆配有溢流阀、限压值5-30MPa,工作台为Q235钢架结构、台面铺有304不锈钢板,控制系统用于对电液推杆进行点动及自动控制、并配有脚踏开关。
一种纯铱板材高精度高温成圆装置的纯铱板材高精度高温成圆加工方法,包括以下步骤:
一、铱板高精度切割:将纯铱板材用切割为长方形板材,长方形板材的长度为待成圆铱筒的中径周长,长方形板材的宽度为待成圆铱筒的高;
二、铱板高温预热:将切割好的纯铱板材放入炉中充分预热;
三、模具装配:将有孔芯模套在芯模立柱上,芯模外径为待成圆铱筒的内径、内径为芯模立柱的外径加正公差,并通过控制系统点动调节芯模与滚柱分开,分开距离大于待成型纯铱板材厚度,在芯模外立面及滚柱外立面涂抹润滑粉;
四、加工:将预热好的纯铱板材立放在芯模和滚柱之间,通过控制系统自动控制芯模向滚柱方向挤压,预热好的纯铱板材在芯模与滚柱5之间发生弯曲,贴合于芯模表面,保压一段时间后,芯模自动退回,将纯铱板材取出放回炉中补热后,再次重复步骤四前序动作,直到板材成圆;
五、回火:将成圆的纯铱板材取出,放入炉中回火,消除残余加工应力,冷却后获得高精度纯铱圆筒。
优选的,所述的步骤一中的纯铱板材厚度1.5-3.0mm,切割方法为电火花线切割或激光切割中的一种,切割后长方形板材长220-952mm、宽60-300mm、长边与宽边垂直度≤0.02mm。
优选的,所述的步骤二中的预热温度为1200-1400℃。
优选的,所述的步骤三中的芯模套外径69-300mm、孔径20.5-61mm。
优选的,所述的步骤三中的芯模材质为经调制处理的45钢或40Cr中的一种,润滑粉为石墨粉、六方氮化硼、二硫化钼中的一种或几种。
优选的,所述的步骤四中的保压时间为2-10s。
优选的,所述的步骤四,加工过程中,当液压顶杆内液压值超过限定值5-30MPa时,液压油通过溢流阀排出。
优选的,所述的步骤五中回火温度1200-1400℃、时间1-5min。
本发明的优点:结构和方法设计合理,通过纯铱板材立放,使长边与工作台线性接触,实现纯铱板材中心线在高温下与芯模轴线方向自动对正,避免出现歪曲错口;通过高精度切割的铱板与芯模的贴合,保障极高的成圆精度;通过装置各部件的自动配合,减少操作人员数量,改善操作环境;通过V型夹合机构和滚柱的压合,省去凹模,减少模具成本;通过在模外立面及滚柱外立面等接触面涂抹润滑粉,及在滚柱等关键接触部位采用镍基高温合金,减少纯铱板材与铁的接触,减少铁对纯铱的污染。加工效率高、成圆精度高、操作便捷,且加工尺寸范围广,模具成本低。
附图说明
图1是本发明纯铱板材高精度高温成圆装置的主视结构示意图。
图2是图1的俯视图。
图中的1是电液推杆、2是线性导轨、3是芯模立柱、4是V型夹合机构、5是滚柱、6是液压顶杆、7是工作台、8是控制系统。
具体实施方式
下面结合实施例和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1、2所示,一种纯铱板材高精度高温成圆装置,其结构包括电液推杆1、线性导轨2、芯模立柱3、V型夹合机构4、滚柱5、液压顶杆6、工作台7和控制系统8,其中电液推杆1输出端连接的滑块与线性导轨2滑动连接,芯模立柱3设置在电液推杆1输出端连接的滑块上,液压顶杆6输出端通过连杆机构连接V型夹合机构4,V型夹合机构4两端部通过轴承连接有滚柱5,两侧滚柱5之间为套有芯模的芯模立柱3,电液推杆1、线性导轨2、液压顶杆6和控制系统8都设置在工作台7上。
实施例1
本实施例中芯模立柱3材质为经调制处理的高强钢,直径30mm。
本实施例中滚柱5材质为镍基高温合金,直径20mm。
本实施例中液压顶杆6配有溢流阀,限压值5MPa。
本实施例中工作台6为Q235钢架结构,台面铺有304不锈钢板。
本实施例中控制系统8可实现电液推杆1的点动及自动控制,并配有脚踏开关。
本实施例的利用一种纯铱板材高精度高温成圆装置进行纯铱板材高精度高温成圆的加工方法按以下步骤进行:
一、铱板高精度切割:将1.5mm厚纯铱板材用电火花线切割为长220mm,宽60mm的长方形板材,长边与宽边垂直度为0.02mm;
二、铱板高温预热:将切割好的长方形纯铱板材放入1200℃炉中充分预热;
三、模具装配:将定制的外径69mm,孔径20.5mm的芯模套在芯模立柱3上,并通过控制系统8点动调节芯模与滚柱5分开一定距离,在芯模外立面及滚柱5外立面涂抹石墨粉;
四、加工:将高温预热好的纯铱板材立放在芯模和滚柱5之间,通过控制系统8自动控制芯模向滚柱5方向挤压,高温预热好的纯铱板材在芯模与滚柱5之间发生弯曲,贴合于芯模表面,保压2s后,芯模自动退回,将纯铱板材取出放回炉中补热后,再次重复步骤四的操作,直到板材成圆;加工过程中,当液压顶杆6内液压值超过限定值5MPa时,液压油可通过溢流阀排出;
五、回火:将成圆的纯铱板材取出,放入1200℃炉中回火2min,消除残余加工应力,冷却后获得高精度纯铱圆筒。
实施例2
本实施例中芯模立柱3材质为经调制处理的高强钢,直径40mm。
本实施例中滚柱5材质为镍基高温合金,直径25mm。
本实施例中液压顶杆6配有溢流阀,限压值10MPa。
本实施例中工作台6为Q235钢架结构,台面铺有304不锈钢板。
本实施例中控制系统8可实现电液推杆1的点动及自动控制,并配有脚踏开关。
本实施例的利用一种纯铱板材高精度高温成圆装置进行纯铱板材高精度高温成圆的加工方法按以下步骤进行:
一、铱板高精度切割:将2.0mm厚纯铱板材用电火花线切割为长314mm,宽90mm的长方形板材,长边与宽边垂直度为0.03mm;
二、铱板高温预热:将切割好的长方形纯铱板材放入1300℃炉中充分预热;
三、模具装配:将定制的外径98mm,孔径40.5mm的芯模套在芯模立柱3上,并通过控制系统8点动调节芯模与滚柱5分开一定距离,在芯模外立面及滚柱5外立面涂抹石墨粉;
四、加工:将高温预热好的纯铱板材立放在芯模和滚柱5之间,通过控制系统8自动控制芯模向滚柱5方向挤压,高温预热好的纯铱板材在芯模与滚柱5之间发生弯曲,贴合于芯模表面,保压2s后,芯模自动退回,将纯铱板材取出放回炉中补热后,再次重复步骤四的操作,直到板材成圆;加工过程中,当液压顶杆6内液压值超过限定值10MPa时,液压油可通过溢流阀排出;
五、回火:将成圆的纯铱板材取出,放入1300℃炉中回火3min,消除残余加工应力,冷却后获得高精度纯铱圆筒。
实施例3
本实施例中芯模立柱3材质为经调制处理的高强钢,直径50mm。
本实施例中滚柱5材质为镍基高温合金,直径30mm。
本实施例中液压顶杆6配有溢流阀,限压值15MPa。
本实施例中工作台6为Q235钢架结构,台面铺有304不锈钢板。
本实施例中控制系统8可实现电液推杆1的点动及自动控制,并配有脚踏开关。
本实施例的利用一种纯铱板材高精度高温成圆装置进行纯铱板材高精度高温成圆的加工方法按以下步骤进行:
一、铱板高精度切割:将2.5mm厚纯铱板材用电火花线切割为长479mm,宽150mm的长方形板材,长边与宽边垂直度为0.04mm;
二、铱板高温预热:将切割好的长方形纯铱板材放入1350℃炉中充分预热;
三、模具装配:将定制的外径150mm,孔径50.5mm的芯模套在芯模立柱3上,并通过控制系统8点动调节芯模与滚柱5分开一定距离,在芯模外立面及滚柱5外立面涂抹六方氮化硼粉;
四、加工:将高温预热好的纯铱板材立放在芯模和滚柱5之间,通过控制系统8自动控制芯模向滚柱5方向挤压,高温预热好的纯铱板材在芯模与滚柱5之间发生弯曲,贴合于芯模表面,保压3s后,芯模自动退回,将纯铱板材取出放回炉中补热后,再次重复步骤四的操作,直到板材成圆;加工过程中,当液压顶杆6内液压值超过限定值15MPa时,液压油可通过溢流阀排出;
五、回火:将成圆的纯铱板材取出,放入1350℃炉中回火4min,消除残余加工应力,冷却后获得高精度纯铱圆筒。
实施例4
本实施例中芯模立柱3材质为经调制处理的高强钢,直径60mm。
本实施例中滚柱5材质为镍基高温合金,直径40mm。
本实施例中液压顶杆6配有溢流阀,限压值30MPa。
本实施例中工作台6为Q235钢架结构,台面铺有304不锈钢板。
本实施例中控制系统8可实现电液推杆1的点动及自动控制,并配有脚踏开关。
本实施例的利用一种纯铱板材高精度高温成圆装置进行纯铱板材高精度高温成圆的加工方法按以下步骤进行:
一、铱板高精度切割:将3.0mm厚纯铱板材用电火花线切割为长952mm,宽300mm的长方形板材,长边与宽边垂直度为0.05mm;
二、铱板高温预热:将切割好的长方形纯铱板材放入1400℃炉中充分预热;
三、模具装配:将定制的外径300mm,孔径61mm的芯模套在芯模立柱3上,并通过控制系统8点动调节芯模与滚柱5分开一定距离,在芯模外立面及滚柱5外立面涂抹二硫化钼;
四、加工:将高温预热好的纯铱板材立放在芯模和滚柱5之间,通过控制系统8自动控制芯模向滚柱5方向挤压,高温预热好的纯铱板材在芯模与滚柱5之间发生弯曲,贴合于芯模表面,保压5s后,芯模自动退回,将纯铱板材取出放回炉中补热后,再次重复步骤四的操作,直到板材成圆;加工过程中,当液压顶杆6内液压值超过限定值30MPa时,液压油可通过溢流阀排出;
五、回火:将成圆的纯铱板材取出,放入1400℃炉中回火5min,消除残余加工应力,冷却后获得高精度纯铱圆筒。
以上所述各部件、材质均为现有技术,本领域技术人员可使用任意可实现其对应功能的型号和现有设计。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种纯铱板材高精度高温成圆加工方法,其特征是采用一种纯铱板材高精度高温成圆装置,包括电液推杆(1)、线性导轨(2)、芯模立柱(3)、V型夹合机构(4)、滚柱(5)、液压顶杆(6)、工作台(7)和控制系统(8),其中电液推杆(1)输出端连接的滑块与线性导轨(2)滑动连接,芯模立柱(3)设置在电液推杆(1)输出端连接的滑块上,液压顶杆(6)输出端通过连杆机构连接V型夹合机构(4),V型夹合机构(4)两端部通过轴承连接有滚柱(5),两侧滚柱(5)之间为套有芯模的芯模立柱(3),电液推杆(1)、线性导轨(2)、液压顶杆(6)和控制系统(8)都设置在工作台(7)上;所述的芯模立柱(3)材质为经调制处理的高强钢、直径30-60mm,滚柱(5)材质为镍基高温合金,直径20-40mm,液压顶杆(6)配有溢流阀、限压值5-30MPa,工作台(7)为Q235钢架结构、台面铺有304不锈钢板,控制系统(8)用于对电液推杆(1)进行点动及自动控制、并配有脚踏开关;
该方法包括以下步骤:
一、铱板高精度切割:将纯铱板材用切割为长方形板材,长方形板材的长度为待成圆铱筒的中径周长,长方形板材的宽度为待成圆铱筒的高;
二、铱板高温预热:将切割好的纯铱板材放入炉中充分预热;
三、模具装配:将有孔芯模套在芯模立柱(3)上,芯模外径为待成圆铱筒的内径、内径为芯模立柱(3)的外径加正公差,并通过控制系统(8)点动调节芯模与滚柱(5)分开,分开距离大于待成型纯铱板材厚度,在芯模外立面及滚柱(5)外立面涂抹润滑粉;
四、加工:将预热好的纯铱板材立放在芯模和滚柱(5)之间,通过控制系统(8)自动控制芯模向滚柱(5)方向挤压,预热好的纯铱板材在芯模与滚柱(5)之间发生弯曲,贴合于芯模表面,保压一段时间后,芯模自动退回,将纯铱板材取出放回炉中补热后,再次重复步骤四前序动作,直到板材成圆;
五、回火:将成圆的纯铱板材取出,放入炉中回火,消除残余加工应力,冷却后获得高精度纯铱圆筒。
2.如权利要求1所述的一种纯铱板材高精度高温成圆加工方法,其特征是所述的步骤一中的纯铱板材厚度1.5-3.0mm,切割方法为电火花线切割或激光切割中的一种,切割后长方形板材长220-952mm、宽60-300mm、长边与宽边垂直度≤0.02mm。
3.如权利要求2所述的一种纯铱板材高精度高温成圆加工方法,其特征是所述的步骤二中的预热温度为1200-1400℃。
4.如权利要求3所述的一种纯铱板材高精度高温成圆加工方法,其特征是所述的步骤三中的芯模套外径69-300mm、孔径20.5-61mm。
5.如权利要求4所述的一种纯铱板材高精度高温成圆加工方法,其特征是所述的步骤三中的芯模材质为经调制处理的45钢或40Cr中的一种,润滑粉为石墨粉、六方氮化硼、二硫化钼中的一种或几种。
6.如权利要求5所述的一种纯铱板材高精度高温成圆加工方法,其特征是所述的步骤四中的保压时间为2-10s。
7.如权利要求6所述的一种纯铱板材高精度高温成圆加工方法,其特征是所述的步骤四,加工过程中,当液压顶杆(6)内液压值超过限定值5-30MPa时,液压油通过溢流阀排出。
8.如权利要求7所述的一种纯铱板材高精度高温成圆加工方法,其特征是所述的步骤五中回火温度1200-1400℃、时间1-5min。
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