專利名稱：鈦及鈦合金u型彎管真空熱處理方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬加工領(lǐng)域，特別是涉及為了消除鈦及鈦合金U型彎管變形所產(chǎn)生的應(yīng)力而采取的真空熱處理方法及其裝置。
背景技術(shù)：
換熱器包括固定管板式，U型管板式及盤管式等多種形式，分別適用于不同場合。U型彎管適宜于溫差大，管內(nèi)流體比較干凈的場合。U型彎管在彎制加工過程中會產(chǎn)生殘余應(yīng)力，引起尺寸變化，影響到彎管的使用壽命，因此必須對一定彎曲半徑的彎管進(jìn)行熱處理，以消除殘余應(yīng)力。鈦是活性金屬，高溫時會與空氣中的O、N、H、CO、C02、NH3、H2O等 發(fā)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)，形成硬質(zhì)表層，導(dǎo)致金屬材料脆性增加，影響材料性能與進(jìn)一步加工。因而，與碳鋼、不銹鋼、銅合金等金屬的熱處理工藝不同，鈦的熱處理工藝必須應(yīng)用特殊熱處理設(shè)備，采取真空熱處理或氬氣保護(hù)氣氛熱處理方式。現(xiàn)有的加熱爐存在加熱不均、爐內(nèi)氣氛不達(dá)標(biāo)的問題，熱處理效果不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，更有效地對鈦及鈦合金U型彎管進(jìn)行真空熱處理。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是提供一種鈦及鈦合金U型彎管真空熱處理的方法，采用外熱式分段加熱，加熱過程中結(jié)合真空和惰性氣體保護(hù)兩種方式來調(diào)節(jié)氣體氛圍，在加熱初期使用真空，溫度超過定值后加入惰性氣體調(diào)節(jié)氣壓。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的另一個技術(shù)方案是提供一種鈦及鈦合金U型彎管真空熱處理的裝置，包括加熱爐、真空系統(tǒng)和充氣裝置。加熱爐采用外熱式電阻分段加熱；真空系統(tǒng)和充氣裝置分別與加熱爐爐膛相連。在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，鈦及鈦合金U型彎管真空熱處理的裝置還包括固定件和推送裝置。固定件連接在推送裝置上，用以固定鈦及鈦合金U型彎管。推送裝置沿加熱爐軸線方向來回移動。本發(fā)明鈦及鈦合金U型彎管真空熱處理方法及其裝置可消除或減少加工過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，改善加工性能，有利于再加工以及提高尺寸和組織的穩(wěn)定性。


圖I是本發(fā)明鈦及鈦合金U型彎管真空熱處理裝置的示意 圖2是圖I沿A向的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。本發(fā)明鈦及鈦合金U型彎管真空熱處理的方法采用外熱式分段加熱鈦及鈦合金U型彎管，加熱溫度均勻，梯度小；加熱過程中結(jié)合真空和惰性氣體保護(hù)兩種方式來調(diào)節(jié)加熱裝置的壓力。本發(fā)明鈦及鈦合金U型彎管真空熱處理裝置包括料架I、料車2、加熱爐3、真空系統(tǒng)、惰性氣體充氣裝置、水冷系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。U型鈦彎管因溫度升高產(chǎn)生不必要的形變，影響其尺寸精度，以至于換熱器制作時穿管困難。請參閱圖1，為U型鈦彎管設(shè)計(jì)的料架I可按尺寸要求固定多個鈦及鈦合金U型彎管。料架I可根據(jù)加工要求調(diào)節(jié)尺寸，將需要真空熱處理的鈦及鈦合金U型彎管固定在帶有滾輪的料車2上。加熱爐3采取外熱式電阻加熱，爐膛為類圓柱形，分段加熱，即沿加熱爐3軸線方向均勻間隔排布加熱式電阻片。外熱式電阻加熱與內(nèi)熱式相比的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單可靠，操作方便，便于維護(hù)，工作周期較短。而圓形爐膛與分段加熱的設(shè)計(jì)使溫度均勻，梯度小。 真空系統(tǒng)與加熱爐3的爐膛連接。真空系統(tǒng)包括擴(kuò)散泵4和機(jī)械泵5。鈦及鈦合金熱處理必須保證一定的真空度。機(jī)械泵5能達(dá)到的真空度較底，擴(kuò)散泵4能達(dá)到的真空度較高。抽真空時先啟動機(jī)械泵5，達(dá)到一定真空度后才可啟動擴(kuò)散泵4。加熱爐3的爐膛具有充氣口 6，外接充氣裝置，以便在需要時充入惰性氣體，使鈦及鈦合金U型彎管在惰性氣體保護(hù)氣氛中加熱，以確保熱處理取得更好的效果。惰性氣體通常選用氬氣。該裝置還包括水冷系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)及控制系統(tǒng)。水冷系統(tǒng)用以給加熱爐散熱降溫，氣動系統(tǒng)協(xié)助真空系統(tǒng)和充氣裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，控制系統(tǒng)控制溫度及所有操作。在進(jìn)入真空熱處理之前，按照除脂一超聲清洗一酸洗一烘干的工序，將U型鈦彎管清洗干凈，這樣處理后的管材光潔明亮，銀白色，無氧化及污染痕跡。請參閱圖I和圖2，多根鈦及鈦合金U型彎管疊加壘放在料車2上，并用多個料架I固定。料車2沿加熱爐3軸線方向進(jìn)退，將鈦及鈦合金U型彎管送入或拉出加熱爐3。在熱處理過程中，先抽真空，使加熱爐3內(nèi)的壓強(qiáng)不大于6. 7xl0_2 Pa(帕斯卡)。然后按預(yù)熱-升溫-保溫-降溫的工序處理。其中加熱額定溫度950°C，一般使用溫度500 850°C。當(dāng)溫度超過750°C時，將加熱爐3內(nèi)壓強(qiáng)控制在不小于2xlO_3Pa，或充入惰性氣體進(jìn)行分壓控制。降溫至200°C以下即可出爐。本發(fā)明鈦及鈦合金U型彎管真空熱處理工藝及其裝置可有效地消除彎管變形產(chǎn)生的應(yīng)力，同時又避免高溫下鈦及鈦合金材料受到氧、氮、氫等氣體的污染，從而確保材料的性能及進(jìn)一步加工。以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鈦及鈦合金U型彎管真空熱處理的方法，其特征在于，采用外熱式分段加熱鈦及鈦合金U型彎管，加熱過程中結(jié)合真空和惰性氣體保護(hù)兩種方式來調(diào)節(jié)氣體氛圍，在加熱初期使用真空，溫度超過定值后加入惰性氣體。
2.一種鈦及鈦合金U型彎管真空熱處理的裝置，其特征在于，包括加熱爐、真空系統(tǒng)和惰性氣體充氣裝置，所述加熱爐采用外熱式電阻分段加熱，所述真空系統(tǒng)和惰性氣體充氣裝置分別與加熱爐爐膛相連。
3.按照權(quán)利要求2所述的鈦及鈦合金U型彎管真空熱處理的裝置，其特征在于所述鈦及鈦合金U型彎管真空熱處理的裝置還包括固定件和推送裝置，所述固定件連接在推送裝置上，所述推送裝置沿加熱爐軸線方向來回移動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鈦及鈦合金U型彎管真空熱處理的方法及其裝置，該方法采用外熱式分段加熱，加熱過程中結(jié)合真空和惰性氣體保護(hù)兩種方式來調(diào)節(jié)氣體氛圍。其裝置包括加熱爐、真空系統(tǒng)和充氣裝置。加熱爐采用外熱式電阻分段加熱；真空系統(tǒng)和充氣裝置分別與加熱爐爐膛相連。本發(fā)明可消除或減少加工過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，改善加工性能，有利于再加工以及提高尺寸和組織的穩(wěn)定性。
文檔編號C21D9/08GK102899472SQ20111020981
公開日2013年1月30日 申請日期2011年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月26日
發(fā)明者路開, 路金林, 顧建祥 申請人:張家港華裕有色金屬材料有限公司