本發(fā)明涉及機械工程學科中塑性加工工藝領域，尤其涉及一種高溫熱強旋加熱方法及裝置。
背景技術：
流動旋壓是獲得高尺寸精度、高形狀精度、高機械性能筒形件的加工方法，克服了一般無縫擠壓成形零件的一些缺陷，如壁厚均勻性較差、圓度及直線度較差、甚至機械性能達不到要求等。而流動旋壓(一種強力旋壓)方法已在航空航天、軍事裝備、汽車配件等領域獲得了應用。目前對于一些較為難變形材料的強力旋壓，一般采用對坯料進行加熱的方式進行。而所采用的加熱方式，基本都是火焰加熱或者加熱爐加熱。前者直接用火焰往旋壓毛坯上噴射，這種方法的溫度控制能力較差，存在較大的溫度偏差，對于成形溫度較低、溫度范圍較大的情況比較適用；后者能比較準確地控制溫度，但當毛坯從加熱爐中取出，在成形過程中溫度不斷下降，雖然也可以再采用火焰補熱的方法以維持溫度，但終究無法較好地實現(xiàn)溫度的穩(wěn)定性。特別對于需要很高成形溫度而且溫度范圍較窄的情況，上述方法均無法完成加熱要求。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點和不足，提供一種結構簡單、操作方便的高溫熱強旋加熱方法及裝置?？捎行У靥岣呓饘俨牧细邷責釓娦臏囟瓤刂凭龋岣呱a效率和產品合格率，降低生產成本。
本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn)：
一種高溫熱強旋加熱裝置，包括安裝在旋輪架6周圍的若干個旋輪7、用于安裝管坯8的旋壓芯模9；旋壓芯模9用于給管坯8提供周向旋轉力矩，旋輪7用于給管坯8由外向內提供徑向壓力；當旋輪架6由上往下移動時，所述旋輪7與管坯8的外壁相接觸，并在管坯8的旋轉作用下，通過旋輪7給管坯8提供一個徑向旋壓力矩；
所述高溫熱強旋加熱裝置還包括一個安裝在旋輪架6上并與旋輪架6同步上下運動的環(huán)形感應圈2和紅外測溫頭4；
所述該環(huán)形感應圈2套裝在旋壓芯模9上，位于旋輪7的下方；當旋壓芯模9上安裝有管坯8時，該環(huán)形感應圈2套于管坯8的外部并與管坯8的周壁間隙配合；
所述紅外測溫頭4位于旋輪7與環(huán)形感應圈2之間，即紅外測溫頭4所處水平面低于旋輪7的水平面，高于環(huán)形感應圈2的水平面；當旋壓芯模9上安裝有管坯8時，紅外測溫頭4始終指向管坯8上、旋輪7與環(huán)形感應圈2之間的區(qū)域，該區(qū)域即為管坯8的紅外測溫區(qū)域；環(huán)形感應圈2用于給管坯8加熱區(qū)域加熱。
所述環(huán)形感應圈2連接感應加熱器1，紅外測溫頭4連接溫度控制器3；所述溫度控制器3與感應加熱器1電訊連接；紅外測溫頭4將管坯8的紅外測溫區(qū)域所測得的實時溫度數(shù)據(jù)反饋給溫度控制器3，溫度控制器3再將該實時溫度數(shù)據(jù)與設定溫度進行比較后，控制環(huán)形感應圈2溫度的加/減，進而給管坯8的加熱區(qū)域提供所需溫度。
所述環(huán)形感應圈2與旋輪7之間相隔5mm～10mm。
所述環(huán)形感應圈2和紅外測溫頭4通過安裝架5固定在旋輪架6。
一種高溫熱強旋加熱方法，其包括如下步驟：
步驟一：熱強旋成形前，首先調整各旋輪7至管坯8中心線的距離，該距離應小于管坯8的外徑，以便使成形時管坯8的壁厚減薄、長度增加；
步驟二：然后移動旋輪架6，使紅外測溫頭4大致對準管坯8的上端起始區(qū)域；
步驟三：再設定溫度控制器3的控制溫度，若管坯8材料的最佳成形溫度為t，則設定控制溫度為t+30～50℃；
步驟四：完成步驟三后，首先給環(huán)形感應圈2通電，使處于環(huán)形感應圈2內的管坯8加熱區(qū)域加熱，并升溫至設定值，這時旋輪架6按預設速度帶動旋輪7往下移動，開始對管坯8進行熱強旋加工；
步驟五：在旋輪7向下進給過程中，環(huán)形感應圈2不斷給旋輪7前方的區(qū)域加熱，并由紅外測溫頭4適時測量并反饋所測溫度至溫度控制器3，由溫度控制器3適時調整感應加熱器1的輸出功率，以保持與旋輪7接觸的材料處于最佳變形溫度下進行塑性變形；
步驟六：當旋輪7向下進給到指定位置時停止，關閉電源，使感應加熱器1停止加熱；此時，若管坯8達到了所要求的塑性變薄率，則完成熱強旋成形；若管坯8未達到所要求的塑性變薄率，則重復步驟一至六，完成多道次旋壓，直至管坯8達到所需變薄率。
所述設定控制溫度為t+30～50℃，目的在于：之所以要增加30～50℃，是由于環(huán)形感應圈2在對管坯8感應加熱時，最高溫度位于環(huán)形感應圈2所形成的圓環(huán)內部覆蓋區(qū)域，圓環(huán)內部覆蓋區(qū)域之外的溫度逐漸降低，而紅外測溫頭4的紅外測溫點的位置比旋輪7更臨近該圓環(huán)內部覆蓋區(qū)域(即最高溫度區(qū)域)，因此，測溫點的溫度應比管坯8的材料變形部位的溫度略高，這樣才能使管坯8變形區(qū)域獲得最佳變形溫度。
本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術，具有如下的優(yōu)點及效果：
本發(fā)明高溫熱強旋加熱裝置還包括一個安裝在旋輪架6上并與旋輪架6同步上下運動的環(huán)形感應圈2和紅外測溫頭4；該環(huán)形感應圈2套裝在旋壓芯模9上，位于旋輪7的下方；當旋壓芯模9上安裝有管坯8時，該環(huán)形感應圈2套于管坯8的外部并與管坯8的周壁間隙配合；紅外測溫頭4位于在旋輪7與環(huán)形感應圈2之間，即紅外測溫頭4所處水平面低于旋輪7的水平面，高于環(huán)形感應圈2的水平面；當旋壓芯模9上安裝有管坯8時，紅外測溫頭4始終指向管坯8上、旋輪7與環(huán)形感應圈2之間的區(qū)域，該區(qū)域即為管坯8的紅外測溫區(qū)域；環(huán)形感應圈2用于給管坯8加熱區(qū)域加熱。采用這種結構布局，能夠適應成形溫度范圍窄的難變形金屬，溫度控制精度達到±5℃，有利于提高零件的壁厚均勻性、性能均勻性和產品穩(wěn)定性。
本發(fā)明通過環(huán)形感應圈2和紅外測溫頭4的配合作用，能夠在較高溫度(大于1000℃)下進行管坯熱強旋成形，實現(xiàn)難變形金屬的熱強旋加工。
附圖說明
圖1為本發(fā)明高溫熱強旋加熱裝置結構示意圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步具體詳細描述。
實施例
如圖1所示。本發(fā)明公開了一種高溫熱強旋加熱裝置，包括安裝在旋輪架6周圍的若干個旋輪7、用于安裝管坯8的旋壓芯模9；旋壓芯模9用于給管坯8提供支撐，旋輪7用于給管坯8由外向內提供徑向壓力；當旋輪架6由上往下移動時，所述旋輪7與管坯8的外壁相接觸，并在管坯8的旋轉作用下，通過旋輪7給管坯8提供一個徑向旋壓力；
所述高溫熱強旋加熱裝置還包括一個安裝在旋輪架6上并與旋輪架6同步上下運動的環(huán)形感應圈2和紅外測溫頭4；
所述該環(huán)形感應圈2套裝在旋壓芯模9上，位于旋輪7的下方；當旋壓芯模9上安裝有管坯8時，該環(huán)形感應圈2套于管坯8的外部并與管坯8的周壁間隙配合；
所述紅外測溫頭4位于在旋輪7與環(huán)形感應圈2之間，即紅外測溫頭4所處水平面低于旋輪7的水平面，高于環(huán)形感應圈2的水平面；當旋壓芯模9上安裝有管坯8時，紅外測溫頭4始終指向管坯8上、旋輪7與環(huán)形感應圈2之間的區(qū)域，該區(qū)域即為管坯8的紅外測溫區(qū)域；環(huán)形感應圈2用于給管坯8加熱區(qū)域加熱。
所述環(huán)形感應圈2連接感應加熱器1，紅外測溫頭4連接溫度控制器3；所述溫度控制器3與感應加熱器1電訊連接；紅外測溫頭4將管坯8的紅外測溫區(qū)域所測得的實時溫度數(shù)據(jù)反饋給溫度控制器3，溫度控制器3再將該實時溫度數(shù)據(jù)與設定溫度進行比較后，控制環(huán)形感應圈2溫度的加/減，進而給管坯8的加熱區(qū)域提供所需溫度。
所述環(huán)形感應圈2與旋輪7之間相隔5mm～10mm。
所述環(huán)形感應圈2和紅外測溫頭4通過安裝架5固定在旋輪架6。
本發(fā)明高溫熱強旋加熱方法，可通過如下步驟實現(xiàn)：
步驟一：熱強旋成形前，首先調整各旋輪7至管坯8中心線的距離，該距離應小于管坯8的外徑，以便成形時使管坯8的壁厚減薄、長度增加；
步驟二：然后移動旋輪架6，使紅外測溫頭4大致對準管坯8的上端起始區(qū)域；
步驟三：再設定溫度控制器3的控制溫度，若管坯8材料的最佳成形溫度為t，則設定控制溫度為t+30～50℃；
步驟四：完成步驟三后，首先給環(huán)形感應圈2通電，使處于環(huán)形感應圈2內的管坯8加熱區(qū)域加熱，并升溫至設定值，這時旋輪架6按預設速度帶動旋輪7往下移動，開始對管坯8進行熱強旋加工；
步驟五：在旋輪7向下進給過程中，環(huán)形感應圈2不斷給旋輪7前方的區(qū)域加熱，并由紅外測溫頭4適時測量并反饋所測溫度至溫度控制器3，由溫度控制器3適時調整感應加熱器1的輸出功率，以保持與旋輪7接觸的材料處于最佳變形溫度下進行塑性變形；
步驟六：當旋輪7向下進給到指定位置時停止，關閉電源，使感應加熱器1停止加熱；此時，若管坯8達到了所要求的塑性變薄率，則完成熱強旋成形；若管坯8未達到所要求的塑性變薄率，則重復步驟一至六，完成多道次旋壓，直至管坯8達到所需變薄率。
設定控制溫度為t+30～50℃，目的在于：之所以要增加30～50℃，由于環(huán)形感應圈2在對管坯8感應加熱時，最高溫度位于環(huán)形感應圈2所形成的圓環(huán)內部覆蓋區(qū)域，圓環(huán)內部覆蓋區(qū)域之外的溫度逐漸降低，而紅外測溫頭4的紅外測溫點的位置比旋輪7更臨近該圓環(huán)內部覆蓋區(qū)域(即最高溫度區(qū)域)，因此，測溫點的溫度應比管坯8的材料變形部位的溫度略高，這樣才能使管坯8變形區(qū)域獲得最佳變形溫度。
如上所述，便可較好地實現(xiàn)本發(fā)明。
本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。