CN106437218A - 钛合金加工的氩气保护***及方法 - Google Patents

钛合金加工的氩气保护***及方法 Download PDF

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Abstract

钛合金加工的氩气保护***包括设有内、外舱门的过渡舱，过渡舱通过其两个分别与外界大气、钛合金加工车间连通或隔离；通过真空泵和抽真空管路对过渡舱抽真空的真空***；向过渡舱分别注入氩气和空气的氩气注入***、空气注入***，用于在过渡舱内的内、外舱门位置处分别形成氩气幕的氩气幕***；用于测量过渡舱的实时压力的压力变送器；在各路管路上均设有用于控制管路的连通或断开的控制阀。本发明还公开了通过整合过渡舱是钛合金加工车间的进出方式为间接出入方式以及抽真空的方式对过渡舱进行空气和氩气置换来确保氩气保护效果的方法。本发明能够使过渡舱内氩气与空气的置换彻底、有效隔离外界空气的干扰，提高了氩气保护的效果。

Description

钛合金加工的氩气保护***及方法
技术领域
本发明涉及钛合金加工技术领域，具体涉及钛合金加工过程中的氩气保护***及方法。
背景技术
钛合金加工一般使用氩气进行保护，现有的氩气保护方式是在工件表面局部区域进行氩气保护，其为区域性保护，一方面，这种区域性保护是一种间断保护，持续性差，只能适合较小尺寸的工件加工，且对钛合金的加工质量影响较大；另一方面，钛合金加工的区域保护只是用氩气吹除空气进行置换的方式，该方式操作时间长，氩气消耗量大，代换效果不理想，且最终形成的钛合金加工车间内的氩气浓度较低。除了氩气区域保护的前述缺陷外，现有的氩气保护方式还存在如下缺陷：钛合金加工车间的出入方式为直接出入，并没有在出入的过程中进行气体隔离，外界的空气会进入车间从而会影响氩气保护的效果，另外，每次有人员进出加工车间都将重新进行一次气体置换，这样势必会造成时间上的耽搁和资源上的浪费。
若能在钛合金加工车间外连接一个体积相对较小的过渡舱，人员进出通过该过渡舱，通过过渡舱的气体置换，保证人员进出过程中不影响钛合金车间内的氩气浓度，这样钛合金车间的氩气浓度始终保持稳定。
发明内容
本申请人针对现有技术中的上述缺点进行改进，提供一种钛合金加工的氩气保护***及方法，能够使过渡舱内氩气与空气的置换彻底、有效隔离外界空气的干扰，提高了氩气保护的效果。
本发明的技术方案如下：
本发明所述钛合金加工的氩气保护***，包括：
过渡舱，过渡舱设有内、外舱门，过渡舱通过其外舱门与外界大气连通或隔离，过渡舱通过其内舱门与钛合金加工车间连通或隔离；
真空***，包括一端与过渡舱连通的抽真空管路，抽真空管路另一端与外界大气连通，位于过渡舱外部的抽真空管路的管路段上设有真空泵；
氩气注入***，包括与过渡舱连通的氩气注入管路一，氩气注入管路一的进口端与氩气罐连通；
空气注入***，包括与过渡舱连通的空气注入管路，空气注入管路的进口端与过渡舱的外部环境连通；
氩气幕***，包括在过渡舱内的内、外舱门位置处分别设置的氩气幕机，氩气幕机的进口与氩气注入管路二连通，氩气注入管路二的进口端与氩气罐连通；
控制阀，抽真空管路、氩气注入管路一、空气注入管路、氩气注入管路二上均设有控制阀，用于控制管路的连通或断开；
压力变送器一，用于测量过渡舱的实时压力。
其进一步技术方案为：
位于过渡舱外部的抽真空管路的管路段上设有过滤器、截止阀一，位于过渡舱内部的抽真空管路的管路段上设有过滤器。
所述位于过渡舱外部的氩气注入管路一的管路段上、位于过渡舱外部的空气注入管路的管路段上均设有过滤器、压力变送器二、单向阀一、调速阀一、截止阀二，位于过渡舱外部的氩气注入管路一的管路段上设有减压阀一，位于过渡舱内部的氩气注入管路一的管路段上、位于过渡舱内部的空气注入管路的管路段上均设有过滤器。
所述位于过渡舱外部的氩气注入管路二的管路段上设有过滤器、减压阀二、调速阀二、截止阀三。
所述氩气注入管路一与空气注入管路二者共用同一管路与过渡舱连通，且压力变送器二、单向阀一、调速阀一、截止阀二均设置在共用的所述管路上，共用的所述管路伸入过渡舱内部的管路段上设有过滤器，共用的所述管路的外部端口通过三通管件与两个分管路连接，所述两个分管路分别与外界大气、氩气罐连接，氩气注入管路一与空气注入管路上的控制阀分别设置在两个分管路上，氩气注入管路一上的减压阀一设在与氩气罐连接的分管路上。
所述伸入过渡舱的氩气注入管路一与空气注入管路的管路段上均设有散流器。
所述过渡舱上设有氩气监测仪、压力表和安全阀。
本发明所述钛合金加工的氩气保护方法，包含以下步骤：
第一步，增设一个过渡舱，使过渡舱通过其外舱门与外界大气连通或隔离，使过渡舱通过其内舱门与钛合金加工车间连通或隔离；
第二步，通过真空泵及抽真空管路对过渡舱进行抽真空，当过渡舱上的压力变送器一显示压力值达到设定值后，停止对过渡舱抽真空；
第三步，通过氩气注入管路一将氩气罐中的氩气通入过渡舱，当过渡舱上的压力变送器一显示压力值达到设定值后，断开氩气注入管路一；
第四步，通过氩气注入管路二，将氩气罐中的氩气送入过渡舱内的外舱门位置处的氩气幕机，氩气幕机在过渡舱内的外舱门位置处形成氩气幕；
第五步，打开过渡舱的外舱门，加工人员通过所述外舱门进入过渡舱后，关闭所述外舱门，并停止在过渡舱内的外舱门位置处的氩气幕机以及断开相应的氩气注入管路二；
第六步，通过氩气注入管路二，将氩气罐中的氩气送入过渡舱内的内舱门位置处的氩气幕机，氩气幕机在过渡舱内的内舱门位置处形成氩气幕；
第七步，打开过渡舱的内舱门，加工人员通过所述内舱门进入钛合金加工车间后，关闭所述内舱门，并停止在过渡舱内的内舱门位置处的氩气幕机以及断开相应的氩气注入管路二；
第八步，当第五步骤中进入钛合金加工车间的加工人员需离开钛合金加工车间时，先重复第六步骤，然后打开过渡舱的内舱门，加工人员通过所述内舱门回到过渡舱后，关闭所述内舱门，并停止在过渡舱内的内舱门位置处的氩气幕机以及断开相应的氩气注入管路二；然后重复第四步骤，打开过渡舱的外舱门，加工人员通过所述外舱门离开过渡舱回到外部环境，关闭所述外舱门，并停止在过渡舱内的外舱门位置处的氩气幕机以及断开相应的氩气注入管路二。
其进一步技术方案为：
所述第八步骤中，打开真空泵及抽真空管路，抽吸过渡舱内的气体，同时，打开空气注入管路，外界大气通过空气注入管路进入过渡舱，通过过渡舱上设置的氩气监测仪监测过渡舱内的氩气浓度，在显示氩气浓度降低到设定值后，关闭真空泵、抽真空管路及空气注入管路。
所述抽真空管路、氩气注入管路一、氩气注入管路二、空气注入管路上均设有过滤器。
本发明的技术效果：
相比于传统的仅采用钛合金加工车间加工钛合金的氩气保护方式，本发明增设了过渡舱，使钛合金加工车间的进出方式为间接出入方式，并且在过渡舱与钛合金加工车间的进出位置、过渡舱与外部环境的进出位置处均设置了氩气幕***，由此能够保证每次人员进出钛合金加工车间时，能够有效隔离外界空气对过渡舱、钛合金加工车间内氩气浓度的干扰，从而提高钛合金加工氩气保护的效果；另一方面，设置了真空***、氩气注入***和空气注入***，通过抽真空的方式将过渡舱内的空气和氩气进行置换，确保二者置换彻底，从而保证过渡舱内的氩气浓度，且操作时间短，进一步提高氩气保护的效果。
附图说明
图1为本发明所述钛合金加工的氩气保护***的结构原理图。
其中：1、过渡舱；2、抽真空管路；3、真空泵；4、氩气注入管路一；5、氩气罐；6、空气注入管路；7、氩气幕机；8、氩气注入管路二；9、控制阀；10、压力变送器一；11、过滤器；12、截止阀一；13、减压阀一；14、压力变送器二；15、单向阀一；16、调速阀一；17、截止阀二；18、减压阀二；19、安全阀；20、调速阀二；21、截止阀三；22、散流器；23、氩气监测仪；24、压力表。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
见图1，本发明所述钛合金加工的氩气保护***包括：
过渡舱1，过渡舱1设有内、外舱门，过渡舱1通过其外舱门与外界大气连通或隔离，过渡舱1通过其内舱门与钛合金加工车间连通或隔离；
真空***，包括一端与过渡舱1连通的抽真空管路2，抽真空管路2另一端与外界大气连通，位于过渡舱1外部的抽真空管路2的管路段上设有真空泵3，所述真空***用于对过渡舱1进行抽真空；
氩气注入***，包括与过渡舱1连通的氩气注入管路一4，氩气注入管路一4的进口端与氩气罐5连通，用于向过渡舱1注入氩气；
空气注入***，包括与过渡舱1连通的空气注入管路6，空气注入管路6的进口端与过渡舱1的外部环境连通，用于向过渡舱1注入空气；
氩气幕***，包括在过渡舱1内的内、外舱门位置处分别设置的氩气幕机7，氩气幕机7的进口与氩气注入管路二8连通，氩气注入管路二8的进口端与氩气罐5连通，所述氩气幕***用于在过渡舱1内的内、外舱门位置处(即过渡舱1与外界大气相通的进出口处、过渡舱1与钛合金加工车间相通的进出口处)分别设有氩气幕***，分别用于两处位置的氩气幕的形成；其中，氩气幕机7为市售产品；
控制阀9，抽真空管路2、氩气注入管路一4、空气注入管路6、氩气注入管路二8上均设有控制阀9，用于控制前述各管路的连通或断开；控制阀9优选采用电动球阀；
压力变送器一10，用于测量并反馈过渡舱1的实时压力。
进一步地，在位于过渡舱1外部的抽真空管路2的管路段上设有过滤器11、截止阀一12，位于过渡舱1内部的抽真空管路2的管路段上设有过滤器11；位于过渡舱1外部的氩气注入管路一4的管路段上、位于过渡舱1外部的空气注入管路6的管路段上均设有过滤器11、压力变送器二14、单向阀一15、调速阀一16、截止阀二17，位于过渡舱1外部的氩气注入管路一4的管路段上设有减压阀一13，位于过渡舱1内部的氩气注入管路一4的管路段上、位于过渡舱1内部的空气注入管路6的管路段上均设有过滤器11；位于过渡舱1外部的氩气注入管路二8的管路段上设有过滤器11、减压阀二18、调速阀二20、截止阀三21。
为了节省部件数量、降低成本，氩气注入管路一4与空气注入管路6二者共用同一管路与过渡舱1连通，且压力变送器二14、单向阀一15、调速阀一16、截止阀二17均设置在共用的所述管路上，氩气注入管路一4与空气注入管路6伸入过渡舱1内的管路段上的过滤器11设置在共用的所述管路上，共用的所述管路的外部端口通过三通管件与两个分管路连接，所述两个分管路分别与外界大气、氩气罐5连接，氩气注入管路一4与空气注入管路6上的控制阀9分别设置在所述两个分管路上，氩气注入管路一4上的减压阀一13设在与氩气罐5连接的分管路上。
伸入过渡舱1的氩气注入管路一4与空气注入管路6的管路段上均设有散流器22，所述抽真空管路2伸入过渡舱1内的出口端也可设置散流器22，散热器22用于喷出气流，属于现有技术。
所述过渡舱1上设有氩气监测仪23、压力表24和安全阀19，前两者分别用于监测过渡舱1内的氩气浓度、过渡舱1的压力，后者可在超压时自动泄放，保证安全。
所有需要用到氩气罐5的管路上，即，氩气注入管路一4、，氩气注入管路二8可以共用同一个氩气罐5，也可分别设置一个氩气罐5。在加工人员进出钛合金加工车间时，所有截止阀处于常开状态。
本发明所述钛合金加工的氩气保护方法，包含以下步骤：
第一步，增设一个过渡舱1，使过渡舱1通过其外舱门与外界大气连通或隔离，使过渡舱1通过其内舱门与钛合金加工车间连通或隔离；
第二步，抽真空管路2上的控制阀9打开，通过真空泵3及抽真空管路2对过渡舱1进行抽真空，当过渡舱1上的压力变送器一10显示压力值达到设定值后，抽真空管路2上的控制阀9关闭，真空泵3停止工作，停止对过渡舱1抽真空；
第三步，氩气注入管路一4上的控制阀9打开，通过氩气注入管路一4将氩气罐5中的氩气通入过渡舱1，当过渡舱1上的压力变送器一10显示压力值达到设定值后，氩气注入管路一4上的控制阀9关闭，断开氩气注入管路一4；
第四步，与过渡舱1外舱门相配设的氩气注入管路二8上的控制阀9打开，通过氩气注入管路二8，将氩气罐5中的氩气送入过渡舱1内的外舱门位置处的氩气幕机7，氩气幕机7在过渡舱1内的外舱门位置处形成氩气幕；
第五步，打开过渡舱1的外舱门，加工人员通过外舱门进入过渡舱1后，关闭外舱门，并停止在过渡舱1内的外舱门位置处的氩气幕机7以及断开相应的氩气注入管路二8，即关闭相应的氩气注入管路二8上的控制阀9及氩气幕机7，停止过渡舱1内的外舱门位置处的氩气幕的形成；
第六步，与过渡舱1内舱门相配设的氩气注入管路二8上的控制阀9打开，通过氩气注入管路二8，将氩气罐5中的氩气送入过渡舱1内的内舱门位置处的氩气幕机7，氩气幕机7在过渡舱1内的内舱门位置处形成氩气幕；
第七步，打开过渡舱1的内舱门，加工人员通过内舱门进入钛合金加工车间后，关闭内舱门，并停止在过渡舱1内的内舱门位置处的氩气幕机7以及断开相应的氩气注入管路二8，即关闭相应的氩气注入管路二8上的控制阀9及氩气幕机7，停止过渡舱1内的内舱门位置处的氩气幕的形成；
第八步，当第五步骤中进入钛合金加工车间的加工人员需离开钛合金加工车间时，先重复第六步骤，然后打开过渡舱1的内舱门，加工人员通过所述内舱门回到过渡舱1后，关闭所述内舱门，并停止在过渡舱1内的内舱门位置处的氩气幕机7以及断开相应的氩气注入管路二8；然后重复第四步骤，打开过渡舱1的外舱门，加工人员通过外舱门离开过渡舱1回到外部环境，关闭外舱门，并停止在过渡舱1内的外舱门位置处的氩气幕机7以及断开相应的氩气注入管路二8。
在加工人员通过过渡舱1进入到钛合金加工车间的过程中，真个过渡舱1内进行的是空气到氩气的置换，并在过渡舱1的内、外舱门两个位置处形成氩气幕的双重隔离作用，用来隔离外界大气对过渡舱1内及钛合金加工车间内氩气浓度的干扰。抽真空管路2、氩气注入管路一4、氩气注入管路二8、空气注入管路6上均设有过滤器11，用来对进出的气体进行过滤。
进一步地，为了防止过渡舱1内氩气浓度过高造成人员发生意外，本发明所述氩气保护***设置了过渡舱1内氩气浓度的调节***，所述真空***和所述空气注入***所组成的结构，主要使用在加工人员返回过渡舱并最终回到外部环境的返回的过程中，具体调节过程如下：所述第八步骤中，打开真空泵3及抽真空管路2，抽吸过渡舱1内的气体，同时，打开空气注入管路6，外界大气通过空气注入管路6进入过渡舱1，通过过渡舱1上设置的氩气监测仪23监测过渡舱1内的氩气浓度，在显示氩气浓度降低到设定值后，关闭真空泵3、抽真空管路2及空气注入管路6。
相比于传统的仅采用钛合金加工车间加工钛合金的氩气保护方式，本发明在钛合金加工车间的基础上增设一个过渡舱，使钛合金加工车间的进出方式为间接出入方式，并且在过渡舱与钛合金加工车间的进出位置、过渡舱与外部环境的进出位置处均设置了氩气幕***，由此能够保证每次人员进出钛合金加工车间时，能够有效隔离外界空气对过渡舱、钛合金加工车间内氩气浓度的干扰，从而提高钛合金加工氩气保护的效果；另一方面，设置了真空***和氩气注入***，通过抽真空的方式将过渡舱内的空气和氩气进行置换，确保二者置换彻底，从而保证过渡舱内的氩气浓度，且操作时间短，进一步提高氩气保护的效果；由于在整个钛合金加工车间外增设一个过渡舱，能够确保整个钛合金加工车间内的氩气浓度，因此，能够适用于较大尺寸的工件的加工。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (10)

1.钛合金加工的氩气保护***，其特征在于，包括：
过渡舱(1)，过渡舱(1)设有内、外舱门，过渡舱(1)通过其外舱门与外界大气连通或隔离，过渡舱(1)通过其内舱门与钛合金加工车间连通或隔离；
真空***，包括一端与过渡舱(1)连通的抽真空管路(2)，抽真空管路(2)另一端与外界大气连通，位于过渡舱(1)外部的抽真空管路(2)的管路段上设有真空泵(3)；
氩气注入***，包括与过渡舱(1)连通的氩气注入管路一(4)，氩气注入管路一(4)的进口端与氩气罐(5)连通；
空气注入***，包括与过渡舱(1)连通的空气注入管路(6)，空气注入管路(6)的进口端与过渡舱(1)的外部环境连通；
氩气幕***，包括在过渡舱(1)内的内、外舱门位置处分别设置的氩气幕机(7)，氩气幕机(7)的进口与氩气注入管路二(8)连通，氩气注入管路二(8)的进口端与氩气罐(5)连通；
控制阀(9)，抽真空管路(2)、氩气注入管路一(4)、空气注入管路(6)、氩气注入管路二(8)上均设有控制阀(9)，用于控制管路的连通或断开；
压力变送器一(10)，用于测量过渡舱(1)的实时压力。
2.按权利要求1所述的钛合金加工的氩气保护***，其特征在于：位于过渡舱(1)外部的抽真空管路(2)的管路段上设有过滤器(11)、截止阀一(12)，位于过渡舱(1)内部的抽真空管路(2)的管路段上设有过滤器(11)。
3.按权利要求1所述的钛合金加工的氩气保护***，其特征在于：所述位于过渡舱(1)外部的氩气注入管路一(4)的管路段上、位于过渡舱(1)外部的空气注入管路(6)的管路段上均设有过滤器(11)、压力变送器二(14)、单向阀一(15)、调速阀一(16)、截止阀二(17)，位于过渡舱(1)外部的氩气注入管路一(4)的管路段上设有减压阀一(13)，位于过渡舱(1)内部的氩气注入管路一(4)的管路段上、位于过渡舱(1)内部的空气注入管路(6)的管路段上均设有过滤器(11)。
4.按权利要求1所述的钛合金加工的氩气保护***，其特征在于：所述位于过渡舱(1)外部的氩气注入管路二(8)的管路段上设有过滤器(11)、减压阀二(18)、调速阀二(20)、截止阀三(21)。
5.按权利要求3所述的钛合金加工的氩气保护***，其特征在于：所述氩气注入管路一(4)与空气注入管路(6)二者共用同一管路与过渡舱(1)连通，且压力变送器二(14)、单向阀一(15)、调速阀一(16)、截止阀二(17)均设置在共用的所述管路上，共用的所述管路伸入过渡舱(1)内部的管路段上设有过滤器(11)，共用的所述管路的外部端口通过三通管件与两个分管路连接，所述两个分管路分别与外界大气、氩气罐(5)连接，氩气注入管路一(4)与空气注入管路(6)上的控制阀(9)分别设置在两个分管路上，氩气注入管路一(4)上的减压阀一(13)设在与氩气罐(5)连接的分管路上。
6.按权利要求1所述的钛合金加工的氩气保护***，其特征在于：所述伸入过渡舱(1)的氩气注入管路一(4)与空气注入管路(6)的管路段上均设有散流器(22)。
7.按权利要求1所述的钛合金加工的氩气保护***，其特征在于：所述过渡舱(1)上设有氩气监测仪(23)、压力表(24)和安全阀(19)。
8.钛合金加工的氩气保护方法，其特征在于，包含以下步骤：
第一步，增设一个过渡舱(1)，使过渡舱(1)通过其外舱门与外界大气连通或隔离，使过渡舱(1)通过其内舱门与钛合金加工车间连通或隔离；
第二步，通过真空泵(3)及抽真空管路(2)对过渡舱(1)进行抽真空，当过渡舱(1)上的压力变送器一(10)显示压力值达到设定值后，停止对过渡舱(1)抽真空；
第三步，通过氩气注入管路一(4)将氩气罐(5)中的氩气通入过渡舱(1)，当过渡舱(1)上的压力变送器一(10)显示压力值达到设定值后，断开氩气注入管路一(4)；
第四步，通过氩气注入管路二(8)，将氩气罐(5)中的氩气送入过渡舱(1)内的外舱门位置处的氩气幕机(7)，氩气幕机(7)在过渡舱(1)内的外舱门位置处形成氩气幕；
第五步，打开过渡舱(1)的外舱门，加工人员通过所述外舱门进入过渡舱(1)后，关闭所述外舱门，并停止在过渡舱(1)内的外舱门位置处的氩气幕机(7)以及断开相应的氩气注入管路二(8)；
第六步，通过氩气注入管路二(8)，将氩气罐(5)中的氩气送入过渡舱(1)内的内舱门位置处的氩气幕机(7)，氩气幕机(7)在过渡舱(1)内的内舱门位置处形成氩气幕；
第七步，打开过渡舱(1)的内舱门，加工人员通过所述内舱门进入钛合金加工车间后，关闭所述内舱门，并停止在过渡舱(1)内的内舱门位置处的氩气幕机(7)以及断开相应的氩气注入管路二(8)；
第八步，当第五步骤中进入钛合金加工车间的加工人员需离开钛合金加工车间时，先重复第六步骤，然后打开过渡舱(1)的内舱门，加工人员通过所述内舱门回到过渡舱(1)后，关闭所述内舱门，并停止在过渡舱(1)内的内舱门位置处的氩气幕机(7)以及断开相应的氩气注入管路二(8)；然后重复第四步骤，打开过渡舱(1)的外舱门，加工人员通过所述外舱门离开过渡舱(1)回到外部环境，关闭所述外舱门，并停止在过渡舱(1)内的外舱门位置处的氩气幕机(7)以及断开相应的氩气注入管路二(8)。
9.按权利要求8所述的钛合金加工的氩气保护方法，其特征在于：所述第八步骤中，打开真空泵(3)及抽真空管路(2)，抽吸过渡舱(1)内的气体，同时，打开空气注入管路(6)，外界大气通过空气注入管路(6)进入过渡舱(1)，通过过渡舱(1)上设置的氩气监测仪(23)监测过渡舱(1)内的氩气浓度，在显示氩气浓度降低到设定值后，关闭真空泵(3)、抽真空管路(2)及空气注入管路(6)。
10.按权利要求8所述的钛合金加工的氩气保护方法，其特征在于：所述抽真空管路(2)、氩气注入管路一(4)、氩气注入管路二(8)、空气注入管路(6)上均设有过滤器(11)。
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