【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电极压机，具体涉及一种消除钛及钛合金自耗电极块裂纹的制备装置及方法。
技术介绍
1、工业化生产钛及钛合金铸锭的主要方法是真空自耗电极电弧炉熔炼，即先将所需要的原材料制备为自耗电极块，并经真空等离子焊箱焊接形成自耗电极，随后在var自耗电弧炉中依靠电极和坩埚两极间电弧放电产生的高温作为热源，将电极熔化形成钛及钛合金铸锭。在此过程中自耗电极块的密度对等离子焊接后自耗电极的强度以及var熔炼过程的质量至关重要。当自耗电极块密度不足时，焊接后自耗电极的强度会受到影响，导致第一次var熔炼过程中存在掉块迹象，即自耗电极上未熔化的物料直接掉入var熔池，最终在钛及钛合金铸锭中形成不熔的冶金缺陷或偏析。
2、常规的自耗电极块制备方式是采用将一定比例组合的物料，在油压机滑块垂直向下的压力作用下压制而成。专利cn209614254u提出了一种用于高组织密度电极块的模具装置，虽然该装置在一定程度可以提升自耗电极块密度，同时也可实现自耗电极块模具易损件的快速更换。但是该方法生产出的自耗电极块密度受限于油压机额定压力的局限，并且在制备高合金元素含量(合金元素含量≥15wt.％)的钛合金自耗电极块时极易产生表面裂纹的现象，并且不能有效防止熔炼过程中焊缝位置的掉片或掉块现象。
3、有鉴于此，本专利技术人提供一种消除钛及钛合金自耗电极块裂纹的制备装置及方法，以解决上述技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种消除钛及钛合金自耗电极块裂
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、一方面本专利技术提供一种消除钛及钛合金自耗电极块裂纹的制备装置，包括模具底座，所述模具底座上固定设置有底模，所述模具底座的上方、位于底模周向上设置有中空的模套，所述底模与模套共同形成用于装自耗电极块原料的容纳腔室，所述模具底座与模套之间安装有若干个活动垫块，所述模具底座的左右两侧、以底模为中心对称设置有导柱，所述模套套设在导柱上，所述底模的正上方设置有锤头，所述锤头的顶部与油压机通过连接件固定连接。
4、进一步地，每个所述活动垫块的高度≥20mm，当所述活动垫块放置于模具底座与模套之间后，所述底模伸入模套内的长度≥10mm。
5、进一步地，所述锤头的底部呈类等腰梯形结构，所述类等腰梯形结构的底部端点与锤头外侧边距为a，所述a大于等于5mm小于等于20mm；所述类等腰梯形的腰与水平面的夹角为α，所述α≤50°，所述锤头用于将自耗电极块原料压制成特定形状的自耗电极块。
6、另一方面本专利技术提供一种消除钛及钛合金自耗电极块裂纹的制备方法，基于所述的消除钛及钛合金自耗电极块裂纹的制备装置，包括以下步骤：
7、步骤1：将自耗电极块原料按照特定比例组合并混合均匀后，按量装入底模与模套共同形成的容纳腔室内；
8、步骤2：启动油压机，锤头在油压机的带动下匀速向底模方向移动，并对容纳腔室内的自耗电极块原料进行压制，当油压机达到额定压力时，继续压制，待压制达到设定时间后开始泄压；
9、步骤3：在步骤2泄压完成后，油压机带动锤头上移，然后通过气缸将活动垫块移除；
10、步骤4：再次启动油压机带动锤头对容纳腔室内的自耗电极块原料进行二次压制，当油压机再次达到额定压力时，继续压制，待压制时间达到设定时间后开始泄压，即得到目标自耗电极块。
11、进一步地，所述步骤2和4中油压机带动锤头向底模移动的速度均为7.5mm/min～11.0mm/min；所述设定时间均为5s～10s。
12、进一步地，所述步骤3中移除活动垫块后，所述模套与模具底座之间的间隙≥20mm，且油压机泄压过程中底模的顶部始终放置在模套内。
13、进一步地，所述步骤4中锤头对容纳腔室中的自耗电极块原料进行二次压制后，模套与模具底座之间的相对位移≥4mm。
14、进一步地，所述步骤4中压制完成的自耗电极块由横截面为上端的等腰梯形和下端的长方形共同组成，所述等腰梯形底部端点与长方形边距为a，所述a大于等于5mm小于等于20mm；所述等腰梯形的腰与水平面的夹角为α，所述α≤50°；所述等腰梯形的高度h与自耗电极块总的高度h比例为：h/h≤0.6。
15、进一步地，所述制备方法用于合金组元含量≥15wt.％的钛及钛合金自耗电极块。
16、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
17、1.本专利技术一种消除钛及钛合金自耗电极块裂纹的制备装置，该制备装置基于通用型电极块成型模具，在模具底座和模套之间设置了活动垫块，同时设置了符合特定尺寸的类似等腰梯形结构的锤头。该制备装置具体包括模具底座，在模具底座上固定设置有底模和活动垫块，通过在底模的周向上设置模套，并且在底膜的正上方设置有底部呈类等腰梯形结构的锤头，实现启动油压机并带动锤头将自耗电极块原料在模套中压制成特定形状的自耗电极块，该装置的特定锤头结构使得自耗电极块在压制过程中受力更加均匀，从而消除了自耗电极块内部应力，避免了自耗电极块裂纹的产生。
18、2.本专利技术一种消除钛及钛合金自耗电极块裂纹的制备方法，基于消除钛及钛合金自耗电极块裂纹的制备装置，通过对自耗电极块原料进行两次压制以及活动垫块的配合使用，使得模套与模具底座之间存在相对位移，进一步改善了自耗电极块的密度分布均匀性，从而解决了高合金组元(≥15wt.％)钛及钛合金自耗电极块表面易于产生横向裂纹的问题，且避免了var熔炼过程的掉块现象，提高了钛及钛合金铸锭的质量可靠性。
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1.一种消除钛及钛合金自耗电极块裂纹的制备装置，其特征在于，包括模具底座(1)，所述模具底座(1)上固定设置有底模(3)，所述模具底座(1)的上方、位于底模(3)周向上设置有中空的模套(5)，所述底模(3)与模套(5)共同形成用于装自耗电极块原料的容纳腔室(7)，所述模具底座(1)与模套(5)之间安装有若干个活动垫块(4)，所述模具底座(1)的左右两侧、以底模(3)为中心对称设置有导柱(2)，所述模套(5)套设在导柱(2)上，所述底模(3)的正上方设置有锤头(6)，所述锤头(6)的顶部与油压机通过连接件固定连接。
2.根据权利要求1所述的消除钛及钛合金自耗电极块裂纹的制备装置，其特征在于，每个所述活动垫块(4)的高度≥20mm，当所述活动垫块(4)放置于模具底座(1)与模套(5)之间后，所述底模(3)伸入模套(5)内的长度≥10mm。
3.根据权利要求1所述的消除钛及钛合金自耗电极块裂纹的制备装置，其特征在于，所述锤头(6)的底部呈类等腰梯形结构，所述类等腰梯形结构的底部端点与锤头(6)外侧边距为a，所述a大于等于5mm小于等于20mm；所述类等腰梯形的腰
4.一种消除钛及钛合金自耗电极块裂纹的制备方法，其特征在于，基于权利要求1～3任意一项所述的消除钛及钛合金自耗电极块裂纹的制备装置，所述制备方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的消除钛及钛合金自耗电极块裂纹的制备方法，其特征在于，所述步骤2和4中油压机带动锤头(1)向底模(3)移动的速度均为7.5mm/min～11.0mm/min；所述设定时间均为5S～10S。
6.根据权利要求4所述的消除钛及钛合金自耗电极块裂纹的制备方法，其特征在于，所述步骤3中移除活动垫块(4)后，所述模套(5)与模具底座(1)之间的间隙≥20mm，且油压机泄压过程中底模(3)的顶部始终放置在模套(5)内。
7.根据权利要求4所述的消除钛及钛合金自耗电极块裂纹的制备方法，其特征在于，所述步骤4中锤头(6)对容纳腔室(7)中的自耗电极块原料进行二次压制后，模套(5)与模具底座(1)之间的相对位移≥4mm。
8.根据权利要求4所述的消除钛及钛合金自耗电极块裂纹的制备方法，其特征在于，所述步骤4中压制完成的自耗电极块由横截面为上端的等腰梯形和下端的长方形共同组成，所述等腰梯形底部端点与长方形边距为a，所述a大于等于5mm小于等于20mm；所述等腰梯形的腰与水平面的夹角为α，所述α≤50°；所述等腰梯形的高度h与自耗电极块总的高度H比例为：h/H≤0.6。
9.根据权利要求4所述的消除钛及钛合金自耗电极块裂纹的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于合金组元含量≥15wt.％的钛及钛合金自耗电极块。
...【技术特征摘要】
1.一种消除钛及钛合金自耗电极块裂纹的制备装置，其特征在于，包括模具底座(1)，所述模具底座(1)上固定设置有底模(3)，所述模具底座(1)的上方、位于底模(3)周向上设置有中空的模套(5)，所述底模(3)与模套(5)共同形成用于装自耗电极块原料的容纳腔室(7)，所述模具底座(1)与模套(5)之间安装有若干个活动垫块(4)，所述模具底座(1)的左右两侧、以底模(3)为中心对称设置有导柱(2)，所述模套(5)套设在导柱(2)上，所述底模(3)的正上方设置有锤头(6)，所述锤头(6)的顶部与油压机通过连接件固定连接。
2.根据权利要求1所述的消除钛及钛合金自耗电极块裂纹的制备装置，其特征在于，每个所述活动垫块(4)的高度≥20mm，当所述活动垫块(4)放置于模具底座(1)与模套(5)之间后，所述底模(3)伸入模套(5)内的长度≥10mm。
3.根据权利要求1所述的消除钛及钛合金自耗电极块裂纹的制备装置，其特征在于，所述锤头(6)的底部呈类等腰梯形结构，所述类等腰梯形结构的底部端点与锤头(6)外侧边距为a，所述a大于等于5mm小于等于20mm；所述类等腰梯形的腰与水平面的夹角为α，所述α≤50°，所述锤头(6)用于将自耗电极块原料压制成特定形状的自耗电极块。
4.一种消除钛及钛合金自耗电极块裂纹的制备方法，其特征在于，基于权利要求1～3任意一项所述的消除钛及钛合金自耗电极块裂纹的...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷强，尚金金，高慧贤，李超，何涛，王晓成，朱仔成，何永胜，罗文忠，刘向宏，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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