[發明專利]一種渦輪盤梯度溫度場調控裝置及調控方法

有效

• 申請號: 202010970728.2
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112143872B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 羅皎;李聰;李淼泉
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C21D9/34
• 分類號: C21D9/34;C21D11/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 華金

1.一種渦輪盤梯度溫度場調控裝置，包括上容殼(1)、下容殼(9)、底座(10)、隔熱棉(3)，待處理渦輪盤處于上容殼(1)和下容殼(9)之間，且三者為同軸布置；底座(10)和下容殼(9)之間連接；其特征在于，還包括上蓄熱模具(2)、第一下蓄熱模具部件(7)、第二下蓄熱模具部件(8)和輔助蓄熱塊(5)；所述上蓄熱模具(2)位于上容殼(1)中，兩者之間填充有隔熱棉(3)；第一下蓄熱模具部件(7)、第二下蓄熱模具部件(8)位于下容殼(9)中，第一下蓄熱模具部件(7)和下容殼(9)之間，第二下蓄熱模具部件(8)和下容殼(9)之間填充有隔熱棉(3)；第二下蓄熱模具部件(8)一端與下容殼(9)連接，另一端與第一下蓄熱模具部件(7)連接；上容殼(1)、下容殼(9)、底座(10)上蓄熱模具(2)、第一下蓄熱模具部件(7)和第二下蓄熱模具部件(8)為同軸布置；蓄熱模具部件中裝有若干輔助蓄熱塊，通過擺放不同數量組成不同形狀來對渦輪盤梯度溫度場進行自由調控。

2.如權利要求1所述的一種渦輪盤梯度溫度場調控裝置，其特征在于，所述上容殼(1)整體為柱狀體，內部為空腔，一端開口一端封閉，開口端與待處理渦輪盤接觸；封閉端兩側設有平行于地面的耳狀凸起，用于快速拆卸；封閉端的端面上設有盲孔，中心處開有通孔。

3.如權利要求1所述的一種渦輪盤梯度溫度場調控裝置，其特征在于，所述上蓄熱模具(2)整體為凸字狀，一端開口一端封閉，開口端與上容殼(1)封閉端固連，凸字端與待處理渦輪盤中心接觸。

4.如權利要求2或3所述的一種渦輪盤梯度溫度場調控裝置，其特征在于，所述上容殼(1)和上蓄熱模具(2)之間的腔室內放置若干輔助蓄熱塊(5)和隔熱棉(3)。

5.如權利要求1所述的一種渦輪盤梯度溫度場調控裝置，其特征在于，所述第一下蓄熱模具部件(7)沿中心開有通孔，且一端開有環形槽，另一端沿中心軸對稱開有盲孔。

6.如權利要求1所述的一種渦輪盤梯度溫度場調控裝置，其特征在于，所述第二下蓄熱模具部件(8)沿軸線開有通孔，一端設有環形凸起，與第一下蓄熱模具部件(7)上的環形槽相配合；另一端上沿軸線周向設有若干圓柱狀凸起。

7.如權利要求5或者6所述的一種渦輪盤梯度溫度場調控裝置，其特征在于，所述第一下蓄熱模具部件(7)一端與待處理渦輪盤接觸，另一端與第二下蓄熱模具部件(8)連接，連接后形成腔室，腔室內放置若干輔助蓄熱塊(5)和隔熱棉(3)。

8.如權利要求1所述的一種渦輪盤梯度溫度場調控裝置，其特征在于，所述下容殼(9)一端開口一端封閉，封閉端軸向開有通孔，且封閉端端面沿軸線周向均布若干圓形凹坑，與第二下蓄熱模具部件(8)上的若干圓柱狀凸起相互配合。

9.如權利要求1所述的一種渦輪盤梯度溫度場調控裝置，其特征在于，所述輔助蓄熱塊(5)軸向開有通孔，熱電偶通過下容殼(9)、第一下蓄熱模具部件(7)、第二下蓄熱模具部件(8)和輔助蓄熱塊(5)上的通孔插入渦輪盤底面中心，實時測量溫度。

10.基于權利要求1所述一種渦輪盤梯度溫度場調控裝置的調控方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：在蓄熱模具空腔處添加不同數量的蓄熱塊，采用繪圖軟件建立工裝幾何模型，利用有限元模擬軟件對渦輪盤梯度熱處理過程進行數值模擬，預測不同工裝結構、爐內溫度下渦輪盤上溫度場分布隨時間的變化趨勢；

步驟二：建立目標材料熱處理時的晶粒尺寸模型，結合步驟一渦輪盤上溫度場預測結果，利用有限元模擬軟件預測不同溫度場下渦輪盤上晶粒尺寸分布隨時間的變化趨勢；

步驟三：根據步驟一、二的結果，建立工裝結構—爐內溫度—渦輪盤梯度溫度場—組織場的關系數據庫；

步驟四：根據渦輪盤目標晶粒尺寸分布，在步驟三建立的數據庫中選取合適的工裝結構、爐內溫度進行梯度熱處理試驗，實現渦輪盤梯度溫度場、晶粒尺寸分布的主動控制。