[發(fā)明專利]一種航發(fā)鈦合金葉片材料電磁復(fù)合場原位調(diào)控技術(shù)裝置及方法

在審

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• 申請日: 2022-07-20
• 公開（公告）號: CN115287414A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝樂春;周健;華林
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: C21D1/04
• 分類號: C21D1/04;C21D11/00;C22F1/18;C21D1/40
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

1.一種航發(fā)鈦合金葉片材料電磁復(fù)合場原位調(diào)控技術(shù)裝置，其特征在于，包括電場生成裝置、磁場生成裝置、執(zhí)行裝置、監(jiān)測裝置；

所述電場生成裝置包括電脈沖發(fā)生器和霍爾電流傳感器，其中電脈沖發(fā)生器的輸出端接觸點(diǎn)與上導(dǎo)電軸輸入端接觸點(diǎn)連接，用于提供不同脈沖波形電流信號；霍爾電流傳感器輸入端接觸點(diǎn)與下導(dǎo)電軸輸出端接觸點(diǎn)連接，用于實(shí)時(shí)收集電脈沖發(fā)生器發(fā)送的電脈沖信號數(shù)據(jù)；

所述磁場發(fā)生裝置包括磁脈沖波形發(fā)生器、高壓輸出電源、勵磁線圈、線圈支撐平臺，所述線圈支撐平臺固定不動，用于為線圈固定與安裝，所述脈沖波形發(fā)生器輸出端接觸點(diǎn)與高壓輸出電源輸入端接觸點(diǎn)連接，用于提供不同脈沖波形以便激發(fā)不同強(qiáng)度梯度磁場；所述高壓輸出電源輸入端接觸點(diǎn)和輸出端接觸點(diǎn)分別與勵磁線圈的兩端連接，用于將脈沖波形的電壓進(jìn)行放大，從而為勵磁線圈提供高電壓脈沖波形；所述勵磁線圈外形為螺旋形，勵磁線圈接通高電壓脈沖波形將會在其附件空間激發(fā)磁場，勵磁線圈和航發(fā)鈦合金葉片材料垂直方向以中軸線重合來進(jìn)行布置安裝；

所述執(zhí)行裝置包括液壓氣缸、聯(lián)軸器、傳動軸、傳動支架、上導(dǎo)電軸、上導(dǎo)電電極、下導(dǎo)電電極、下導(dǎo)電軸，所述固定支架、下導(dǎo)電軸、下導(dǎo)電電極位置固定不動，用于航發(fā)鈦合金葉片材料初始定位與安裝；所述液壓氣缸、聯(lián)軸器、傳動軸、傳動支架、上導(dǎo)電軸、上導(dǎo)電電極為可移動部件，通過控制液壓氣缸來調(diào)節(jié)上導(dǎo)電電極與下導(dǎo)電電極之間的間距，用于航發(fā)鈦合金葉片材料的定位與固定；

所述監(jiān)測裝置包括示波器、紅外熱像儀、個人計(jì)算機(jī)，所述示波器用于實(shí)時(shí)監(jiān)測電脈沖信號，用于確定電流脈沖信號是否失真；所述紅外熱像儀在水平方向與航發(fā)鈦合金葉片材料安裝，用于實(shí)時(shí)收集葉片材料構(gòu)件表面溫度數(shù)據(jù)；所述個人計(jì)算機(jī)與電脈沖發(fā)生器連接，用于編輯合適電脈沖波形并將波形發(fā)送到電脈沖發(fā)生器；所述個人計(jì)算機(jī)同時(shí)可與紅外熱像儀連接，用于將紅外熱像儀的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給個人計(jì)算機(jī)，實(shí)時(shí)顯示航發(fā)鈦合金葉片材料表面溫度變化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航發(fā)鈦合金葉片材料電磁復(fù)合場原位調(diào)控技術(shù)裝置，其特征在于，所述電脈沖發(fā)生器的電脈沖強(qiáng)度范圍為1～10⁶A/cm²。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航發(fā)鈦合金葉片材料電磁復(fù)合場原位調(diào)控技術(shù)裝置，其特征在于，所述脈沖發(fā)生器的脈沖個數(shù)范圍為1～9999個。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航發(fā)鈦合金葉片材料電磁復(fù)合場原位調(diào)控技術(shù)裝置，其特征在于，所述高壓輸出電路的輸出電壓范圍為0～380V。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航發(fā)鈦合金葉片材料電磁復(fù)合場原位調(diào)控技術(shù)裝置，其特征在于，所述勵磁線圈的磁脈沖強(qiáng)度范圍為0.001～100特斯拉。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航發(fā)鈦合金葉片材料電磁復(fù)合場原位調(diào)控技術(shù)裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電電極包括上導(dǎo)電電極和下導(dǎo)電電極，上導(dǎo)電電極、下導(dǎo)電電極、航發(fā)鈦合金葉片材料、勵磁線圈在垂直方向中軸線重合布置安裝固定。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述航發(fā)鈦合金葉片材料兩端面設(shè)計(jì)為與導(dǎo)電電極端面配合的平面造型，以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電電極與航發(fā)鈦合金葉片材料的緊密配合，避免航發(fā)鈦合金葉片材料在電脈沖作用下傾斜塌陷。

8.一種航發(fā)鈦合金葉片材料電磁復(fù)合場原位調(diào)控技術(shù)裝置，其特征在于，該方法適用權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述裝置，包括以下步驟：

S1、依據(jù)選定的航發(fā)鈦合金葉片材料制備與之適配的執(zhí)行裝置與磁場發(fā)生裝置，并準(zhǔn)備一套電場發(fā)生裝置和一套監(jiān)測裝置；

S2、設(shè)備安裝與調(diào)節(jié)：先將載有勵磁線圈的線圈支撐平臺置于支撐平臺上方安裝固定，然后將航發(fā)鈦合金葉片材料放置于下導(dǎo)電電極上方，使得航發(fā)鈦合金葉片材料工件與勵磁線圈的垂直方向中軸線重合完成工件的初始定位；啟動液壓氣缸來調(diào)節(jié)上導(dǎo)電電極和下導(dǎo)電電極之間的間距，完成航發(fā)鈦合金葉片材料固定與定位；

將電脈沖發(fā)生器的輸入端觸點(diǎn)和輸出端觸點(diǎn)分別接觸上導(dǎo)電軸和下導(dǎo)電軸，以航發(fā)鈦合金葉片材料為導(dǎo)體構(gòu)成回路；

將高壓輸出電源的輸出端正負(fù)極分別與磁脈沖發(fā)生器的輸入端觸點(diǎn)和輸出端觸點(diǎn)連接，以勵磁線圈為導(dǎo)體構(gòu)成磁場回路；

將紅外熱像儀的鏡頭以水平方向?qū)?zhǔn)航發(fā)鈦合金葉片材料進(jìn)行安裝固定，并將信號數(shù)據(jù)線與個人計(jì)算機(jī)連接；

S3、開啟紅外熱像儀，實(shí)時(shí)采集航發(fā)鈦合金葉片材料的溫度數(shù)據(jù)；開啟高壓輸出電源和磁脈沖波形發(fā)生器，選擇所需要脈沖波形以激發(fā)磁場；開啟電脈沖發(fā)生器產(chǎn)生脈沖電流，以激發(fā)電場，使構(gòu)件表面產(chǎn)生劇烈塑性變形，實(shí)現(xiàn)航發(fā)葉片表面納米強(qiáng)化，同時(shí)通過個人計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)顯示脈沖電流信號和航發(fā)鈦合金葉片材料構(gòu)件表面溫度。