本发明属于叶片处理技术领域，尤其涉及一种变截面叶片坯料的大电流自阻加热装置及方法。
背景技术：
大电流自阻加热是将电流直接施加于坯料，以焦耳热使坯料迅速升温。大电流自阻加热具有较高的加热速率，能够减少材料加热过程中暴露在空气中的时间，可以改善由于氧化引起的表面缺陷，并且可以加快生产节拍，大幅度降低成本。大电流自阻加热通常用于矩形板材或管材的快速加热。
在叶片生产的过程中，需要对叶片进行加热，叶片坯料的叶身部分是等壁厚矩形，端部增厚且成形后加工成榫头，坯料整体热成形后为叶片的弯扭形状。
大电流自阻加热具有较高的加热速率，但是由于叶片的叶身部分和榫头为变截面的，因此若变截面叶片坯料进行大电流自阻加热时，难以实现整体较均匀的温度场。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种变截面叶片坯料的大电流自阻加热装置及方法，以解决大电流自阻加热不能实现变截面叶片的均匀加热的问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：变截面叶片坯料的大电流自阻加热装置，包括控制器、大电流发生器、第一电路组、第二电路组和温度检测单元，所述控制器分别与温度检测单元和大电流发生器连接；所述大电流发生器分别与第一电路组和第二电路组电连接；所述第一电路组用于沿着叶片胚料的榫头长度方向输送电流；所述第二电路组用于沿着叶片胚料的叶身方向输送电流；所述温度检测单元用于检测叶片表面的温度。
进一步，所述第一电路组包括第一输出导线、第一回路导线以及用于向叶片榫头两侧导电的第一导电片和第二导电片，所述第一输出导线的一端与大电流发生器的正极连接，另一端与第一导电片电连接，所述第一输出导线上连接有第一开关k1；所述第一回路导线的一端与大电流发生器的负极连接，另一端与第二导电片电连接，所述第一回路导线上连接有第二开关k3。
进一步，所述第二电路组包括第二输出导线、第二回路导线、第三回路导线以及用于向叶片叶身方向导电的第三导电片、第四导电片和第五导电片，所述第二输出导线的一端与大电流发生器的正极连接，另一端与第三导电片电连接，所述第二输出导线上连接有第三开关k2,；所述第二回路导线的一端与大电流发生器的负极连接，另一端与第四导电片电连接，所述第二回路导线上连接有第四开关k4；所述第三回路导线的一端与大电流发生器的负极连接，另一端与第五导电片电连接，所述第三回路导线上连接有第五开关k5；所述第三导电片用于向叶身远离榫头的一侧导电，所述第四导电片和第五导电片用于向榫头远离叶身的一侧导电。
进一步，所述温度检测单元包括六组用于检测表面温度的检测件，六组检测件两两分为三组，第一组检测件和第二组检测件用于检测叶身的温度，第三组检测件用于检测榫头两侧的温度。
进一步，所述检测件采用热电偶温度传感器或红外摄像仪。
本发明还提供一种变截面叶片坯料的大电流自阻加热方法，包括以下步骤:
s1:将第一导电片和第二导电片安装在叶片榫头的两侧，将第三导电片安装在叶片叶身远离榫头的一侧，将第四导电片和第五导电片安装在榫头远离叶身的一侧；第一导电片与大电流发生器的正极电连接，第二导电片与大电流发生器的负极电连接，第一导电片、第二导电片、叶片和大电流发生器形成第一电路组；第三导电片与大电流发生器的正极连接，第四导电片和第五导电片分别与大电流发生器的负极连接，第三导电片、第四导电片、第五导电片、大电流发生器和叶片形成第二电路组；
s2：将温度检测单元安装在叶片上，将控制器分别与温度检测单元和大电流发生器连接，并在控制器上设定设置温度t设置；
s3:接通第一电路组，断开第二电路组；
s4:大电流发生器以初始电流i初加热一段时间；
s5:判断温度检测单元是否异常；若温度检测单元异常，则关闭大电流发生器，对温度检测单元进行诊断；
s6:若温度检测单元正常，则判断温度检测单元的所有检测点的最大加热速度是否小于15℃/s；若所有检测点的最大加热速度小于等于15℃/s，则进行步骤s7；若所有检测点的最大加热速度大于15℃/s，则进行步骤s8；
s7:判断1.2*i初≥i额是否成立，i额表示大电流发生器的额定电流；若成立，则将i额设置为加热电流；若不成立，则将1.2*i初设置为加热电流；
s8:继续加热一段时间；
s9:判断t任一检测点≥t设置 15℃是否成立，t任一检测点表示温度检测单元的任一检测点的温度；若成立，则进行步骤s11，若不成立，则进行步骤s10；
s10:判断|t所有检测点-t设置|＜15℃，t所有检测点表示温度检测单元的所有检测点的温度；若成立，则结束加热过程；若不成立，则返回步骤s5；
s11:改变第一电路组和第二电路组的连通状态；
s12:重复步骤s4-s11，直至结束。
进一步，上述步骤s4中的加热一段时间是指5s。
进一步，上述步骤s8中的加热一段时间是指5s。
本技术方案的有益效果在于：①采用单台大电流发生器实现双方向分时通电加热，可实现叶片榫头增厚部位的加热，满足叶片胚料整体成形要求；②通电方向的切换时各个导电片都不需要脱开叶片胚料；③加热过程中，控制器会根据温度场变化自动完成电流大小的调整、电流方向的切换，不需要人为参与；④本装置和方法对变形后形成空间曲面形状的叶片胚料也可以进行持续加热。
附图说明
图1为叶片胚料未加热时的主视图；
图2为图1的侧视图；
图3为叶片胚料热成形后的主视图；
图4为本发明变截面叶片坯料的大电流自阻加热装置沿叶身方向加热的结构示意图；
图5为本发明变截面叶片坯料的大电流自阻加热装置沿榫头方向加热的结构示意图；
图6为本发明变截面叶片坯料的大电流自阻加热方法的流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：叶身1、榫头2、大电流发生器3、叶片4、检测件5、第一导电片6、第二导电片7、第三导电片8、第四导电片9、第五导电片10。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
基本如附图1-5所示：变截面叶片坯料的大电流自阻加热装置，包括控制器、大电流发生器3、第一电路组、第二电路组和温度检测单元，控制器分别与温度检测单元和大电流发生器3连接；大电流发生器3分别与第一电路组和第二电路组电连接；第一电路组用于沿着叶片4胚料的榫头2长度方向输送电流；第二电路组用于沿着叶片4胚料的叶身1方向输送电流；温度检测单元用于检测叶片4表面的温度。
第一电路组包括第一输出导线、第一回路导线以及用于向叶片4榫头2两侧导电的第一导电片6和第二导电片7，第一输出导线的一端与大电流发生器3的正极连接，另一端与第一导电片6电连接，第一输出导线上连接有第一开关k1；第一回路导线的一端与大电流发生器3的负极连接，另一端与第二导电片7电连接，第一回路导线上连接有第二开关k3。
第二电路组包括第二输出导线、第二回路导线、第三回路导线以及用于向叶片4叶身1方向导电的第三导电片8、第四导电片9和第五导电片10，第二输出导线的一端与大电流发生器3的正极连接，另一端与第三导电片8电连接，第二输出导线上连接有第三开关k2,；第二回路导线的一端与大电流发生器3的负极连接，另一端与第四导电片9电连接，第二回路导线上连接有第四开关k4；第三回路导线的一端与大电流发生器3的负极连接，另一端与第五导电片10电连接，第三回路导线上连接有第五开关k5；第三导电片8用于向叶身1远离榫头2的一侧导电，第四导电片9和第五导电片10用于向榫头2远离叶身1的一侧导电。
温度检测单元包括六组用于检测表面温度的检测件5，六组检测件5两两分为三组，第一组检测件5和第二组检测件5用于检测叶身1的温度，第三组检测件5用于检测榫头2两侧的温度。检测件5采用热电偶温度传感器或红外摄像仪，本实施例中采用热电偶温度传感器。
本实施例中，第一导电片6、第二导电片7、第三导电片8、第四导电片9和第五导电片10均采用厚度为10mm铜板，可以采用螺栓或者气动夹具将其与叶片4进行固定，固定方式为现有技术，本技术方案不再赘述。
实施例二
基本如附图1-6所示，变截面叶片坯料的大电流自阻加热方法，包括以下步骤:
s1:将第一导电片6和第二导电片7安装在叶片4榫头2的两侧，将第三导电片8安装在叶片4叶身1远离榫头2的一侧，将第四导电片9和第五导电片10安装在榫头2远离叶身1的一侧；第一导电片6与大电流发生器3的正极电连接，第二导电片7与大电流发生器3的负极电连接，第一导电片6、第二导电片7、叶片4和大电流发生器3形成第一电路组；第三导电片8与大电流发生器3的正极连接，第四导电片9和第五导电片10分别与大电流发生器3的负极连接，第三导电片8、第四导电片9、第五导电片10、大电流发生器3和叶片4形成第二电路组；
s2：将温度检测单元安装在叶片上，将控制器分别与温度检测单元和大电流发生器3连接，并在控制器上设定设置温度t设置；
s3:接通第一电路组，断开第二电路组；
s4:大电流发生器3以初始电流i初加热一段时间；
s5:判断温度检测单元是否异常；若温度检测单元异常，则关闭大电流发生器3，对温度检测单元进行诊断；
s6:若温度检测单元正常，则判断温度检测单元的所有检测点的最大加热速度是否小于15℃/s；若所有检测点的最大加热速度小于等于15℃/s，则进行步骤s7；若所有检测点的最大加热速度大于15℃/s，则进行步骤s8；
s7:判断1.2*i初≥i额是否成立，i额表示大电流发生器3的额定电流；若成立，则将i额设置为加热电流；若不成立，则将1.2*i初设置为加热电流；
s8:继续加热一段时间；
s9:判断t任一检测点≥t设置 15℃是否成立，t任一检测点表示温度检测单元的任一检测点的温度；若成立，则进行步骤s11，若不成立，则进行步骤s10；
s10:判断|t所有检测点-t设置|＜15℃，t所有检测点表示温度检测单元的所有检测点的温度；若成立，则结束加热过程；若不成立，则返回步骤s5；
s11:改变第一电路组和第二电路组的连通状态；
s12:重复步骤s4-s11，直至结束。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
1.变截面叶片坯料的大电流自阻加热装置，其特征在于：包括控制器、大电流发生器、第一电路组、第二电路组和温度检测单元，所述控制器分别与温度检测单元和大电流发生器连接；所述大电流发生器分别与第一电路组和第二电路组电连接；所述第一电路组用于沿着叶片胚料的榫头长度方向输送电流；所述第二电路组用于沿着叶片胚料的叶身方向输送电流；所述温度检测单元用于检测叶片表面的温度。
2.根据权利要求1所述的变截面叶片坯料的大电流自阻加热装置，其特征在于：所述第一电路组包括第一输出导线、第一回路导线以及用于向叶片榫头两侧导电的第一导电片和第二导电片，所述第一输出导线的一端与大电流发生器的正极连接，另一端与第一导电片电连接，所述第一输出导线上连接有第一开关k1；所述第一回路导线的一端与大电流发生器的负极连接，另一端与第二导电片电连接，所述第一回路导线上连接有第二开关k3。
3.根据权利要求1所述的变截面叶片坯料的大电流自阻加热装置，其特征在于：所述第二电路组包括第二输出导线、第二回路导线、第三回路导线以及用于向叶片叶身方向导电的第三导电片、第四导电片和第五导电片，所述第二输出导线的一端与大电流发生器的正极连接，另一端与第三导电片电连接，所述第二输出导线上连接有第三开关k2,；所述第二回路导线的一端与大电流发生器的负极连接，另一端与第四导电片电连接，所述第二回路导线上连接有第四开关k4；所述第三回路导线的一端与大电流发生器的负极连接，另一端与第五导电片电连接，所述第三回路导线上连接有第五开关k5；所述第三导电片用于向叶身远离榫头的一侧导电，所述第四导电片和第五导电片用于向榫头远离叶身的一侧导电。
4.根据权利要求1所述的变截面叶片坯料的大电流自阻加热装置，其特征在于：所述温度检测单元包括六组用于检测表面温度的检测件，六组检测件两两分为三组，第一组检测件和第二组检测件用于检测叶身的温度，第三组检测件用于检测榫头两侧的温度。
5.根据权利要求1所述的变截面叶片坯料的大电流自阻加热装置，其特征在于：所述检测件采用热电偶温度传感器或红外摄像仪。
6.一种变截面叶片坯料的大电流自阻加热方法，其特征在于：包括以下步骤:
s1:将第一导电片和第二导电片安装在叶片榫头的两侧，将第三导电片安装在叶片叶身远离榫头的一侧，将第四导电片和第五导电片安装在榫头远离叶身的一侧；第一导电片与大电流发生器的正极电连接，第二导电片与大电流发生器的负极电连接，第一导电片、第二导电片、叶片和大电流发生器形成第一电路组；第三导电片与大电流发生器的正极连接，第四导电片和第五导电片分别与大电流发生器的负极连接，第三导电片、第四导电片、第五导电片、大电流发生器和叶片形成第二电路组；
s2：将温度检测单元安装在叶片上，将控制器分别与温度检测单元和大电流发生器连接，并在控制器上设定设置温度t设置；
s3:接通第一电路组，断开第二电路组；
s4:大电流发生器以初始电流i初加热一段时间；
s5:判断温度检测单元是否异常；若温度检测单元异常，则关闭大电流发生器，对温度检测单元进行诊断；
s6:若温度检测单元正常，则判断温度检测单元的所有检测点的最大加热速度是否小于15℃/s；若所有检测点的最大加热速度小于等于15℃/s，则进行步骤s7；若所有检测点的最大加热速度大于15℃/s，则进行步骤s8；
s7:判断1.2*i初≥i额是否成立，i额表示大电流发生器的额定电流；若成立，则将i额设置为加热电流；若不成立，则将1.2*i初设置为加热电流；
s8:继续加热一段时间；
s9:判断t任一检测点≥t设置 15℃是否成立，t任一检测点表示温度检测单元的任一检测点的温度；若成立，则进行步骤s11，若不成立，则进行步骤s10；
s10:判断|t所有检测点-t设置|＜15℃，t所有检测点表示温度检测单元的所有检测点的温度；若成立，则结束加热过程；若不成立，则返回步骤s5；
s11:改变第一电路组和第二电路组的连通状态；
s12:重复步骤s4-s11，直至结束。
7.根据权利要求6所述的变截面叶片坯料的大电流自阻加热方法，其特征在于：上述步骤s4中的加热一段时间是指5s。
8.根据权利要求6所述的变截面叶片坯料的大电流自阻加热方法，其特征在于：上述步骤s8中的加热一段时间是指5s。
技术总结