CN103757573A - 推盘式铝合金固溶时效热处理生产线及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属机件热处理技术领域，尤其是涉及一种推盘式铝合金固溶时效热处理生产线及其生产工艺，包括：控制系统，上料装置，推盘式固溶炉高压气淬室推盘式时效炉风冷台以及卸料台。本发明的一种推盘式铝合金固溶时效热处理生产线，采用高压气淬室进行铝合金的零件的高压空气冷却，冷却速度快，可根据铝合金零件厚度的不同选择不同的风速冷却，冷却效率高，同时，将固溶热处理后的铝合金零件经高压气淬室快速冷却后，就进行时效热处理，热处理效果好，铝合金零件不容易发生变形。

Description

推盘式铝合金固溶时效热处理生产线及其生产工艺

技术领域

本发明涉及金属机件热处理技术领域，尤其是涉及一种推盘式铝合金固溶时效热处理生产线及其生产工艺。

背景技术

金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺方法。

金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。

为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，其显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以铝合金的热处理是金属热处理的主要内容。

现有的生产线中，对与中小型铝合金机件可以通过放置在料盘中进行热处理，在生产线上进行热处理，自动化好，效率高，现有的生产线的加热区往往设定一个温度，使得金属机件的热处理方式比较单一，冷却区主要使用循环水进行冷却，需要水泵和水塔等结构，结构复杂对管道的密封性能要求也较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中铝合金零件在热处理过程中冷却速度慢、形变大的问题，提供一种推盘式铝合金固溶时效热处理生产线及其生产工艺，采用高压气淬室进行铝合金的零件的高压空气冷却，冷却速度快，可根据铝合金零件厚度的不同选择不同的风速冷却，冷却效率高，热处理效果好。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种推盘式铝合金固溶时效热处理生产线，包括：

用于控制整条生产线的控制系统，

用于推送上料的上料装置，所述上料装置出口端设有推出料盘的推动装置，

用于铝合金零件的固溶加热与保温的推盘式固溶炉，所述推盘式固溶炉入口与上料装置出口相连，所述推盘式固溶炉入口端设有推动料盘移动的轴向推动装置，所述推盘式固溶炉出口端设有推出料盘的推动装置，

用于降低固溶保温后的铝合金零件温度的高压气淬室，所述高压气淬室入口与推盘式固溶炉出口相连，

用于完成铝合金零件的时效加热与保温的推盘式时效炉，所述推盘式时效炉入口与高压气淬室出口相连，所述推盘式时效炉入口端设有推动料盘移动的轴向推动装置，所述推盘式时效炉入口端设有从高压气淬室内将料盘拉入推盘式时效炉内的电动拉料装置，所述推盘式时效炉出口端设有推出料盘的推动装置，

用于降低时效加热与保温后的铝合金零件温度的风冷台，所述风冷台入口与推盘式时效炉出口相连，所述风冷台口端设有推动料盘移动的轴向推动装置，以及

用于卸载铝合金零件的卸料台，所述卸料台入口与风冷台出口相连。

具体地，所述上料装置与推盘式固溶炉之间设有用于过渡料盘的过渡料台，所述过渡料台入口与上料装置出口相连，所述过渡料台出口与推盘式固溶炉入口相连，所述过渡料台入口端设有轴向推动装置，所述过渡料台出口处设有将推盘推出的推动装置。

具体地，所述高压气淬室包括气淬室本体，所述气淬室本体设有腔室，所述气淬室本体上部设有高压变频风机，所述气淬室本体腔室通过气体喷射管与高压空气储气罐连通，所述气淬室本体两端设有封闭气淬室本体腔室的炉门。

为了便于使铝合金铸件在气淬室内气冷过程中泄漏的残沙的收集与导出，所述气淬室本体底部设有漏沙收集装置。

作为优选，所述气体喷射管分布在气淬室本体底部和/或侧面，便于与控制装置配合确保高压空气储气罐内的高压空气合理通入气淬室。

为了确保零件的进出气淬室及室内的密封保压，所述炉门外设有炉门压紧装置。

具体地，所述气淬室本体腔室内设有水冷换热器，用于交换气冷零件（包括料盘）放出的热量，对气淬室进行冷却。

作为优选，所述水冷换热器设于气淬室本体腔室侧壁处。

为了与安装在气淬室本体顶部的高压变频风机配合，以确保室内高压空气的良好循环，从而保证零件的均匀冷却，所述气淬室本体腔室内设有导风装置。

为了防止料盘移动过渡，导致垂直向推动装置不能将料盘顺利推出推盘式固溶炉，所述推盘式固溶炉出口端设有限制料盘移动超过预设位置的轴向限位装置。

为了防止料盘移动过渡，导致垂直向推动装置不能将料盘顺利推出推盘式时效炉，所述推盘式时效炉出口端设有限制料盘移动超过预设位置的轴向限位装置。

为了减少热处理过程中热量损失，所述推盘式固溶炉入口与出口和推盘式时效炉入口与出口处均设有隔热密封门。

一种利用推盘式铝合金固溶时效热处理生产线热处理铝合金零件的工艺，包括如下步骤：

1）将需进行固溶时效处理的铝合金零件放在上料装置的料盘上，料盘被传输到推盘式过渡料台上；

2）过渡料台进口端的轴向推动装置将料盘推到过渡料台出口处，并通过过渡料台的垂直向推杆装置将料盘推入推盘式固溶炉；

3）料盘经推盘式固溶炉入口端的轴向推动装置进行移动传输，并在传输过程中完成零件的加热升温1.5-2.5小时与固溶温度的保温3-6小时，最终到达推盘式固溶炉出口端，通过推盘式固溶炉出口端的垂直向推动装置将料盘推入高压气淬室；

4）料盘进入高压气淬室后，高压气淬室进入密闭状态，通入高压空气，空气压力在0～6BAR范围，并启动高压变频风扇，电扇风速在0-40m/s范围，铝合金零件在高压、高速气流下冷却后，通过推杆将冷却后的铝合金零件推盘式时效炉；

5）料盘经推盘式时效炉入口端的轴向推动装置进行移动传输，并在传输过程中完成零件的加热升温30-60分钟与时效温度的保温2-4小时，最终到达推盘式时效炉出口端，通过推盘式时效炉出口端的垂直向推动装置将料盘推入风冷台；

6）料盘经风冷台入口端的轴向推动装置进行移动传输，安装在风冷台底部的风扇启动，对移动中的零件进行风冷，料盘最终传输到卸料台进口端，完成卸料，料盘继续行进到上料装置。

本发明的有益效果是：本发明的一种推盘式铝合金固溶时效热处理生产线，

1）采用高压气淬室进行铝合金的零件的高压空气冷却，冷却速度快，冷却效果均匀，并通过不同冷却阶段改变风速与风压的“STEP-QC”（分步式气冷）来获得理想的冷却效果，最大限度减小零件的热处理畸变。

2）铝合金零件固溶后水冷，水温要求为70-90℃，须采用加热保温与热交换装置确保水温在工艺要求范围内。而采用高压气冷代替水冷，无需上述装置，并且风冷带出的热量可进行余热利用，因而更节能、环保。

3）可根据铝合金零件牌号与有效厚度的不同选择不同的风速与压力冷却，冷却效率高，工艺适应性广。

4）同时，将固溶热处理后的铝合金零件经高压气淬室快速冷却后，就进行时效热处理，将整个固溶时效处理过程组合在一起，达到自动化生产的目的，生产效率高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的推盘式铝合金固溶时效热处理生产线的示意图；

图2是本发明的高压气淬室的示意图；

图3是图2中A-A向剖视图。

图中：1.控制系统，2.上料装置，3.料盘，4.推动装置，5.推盘式固溶炉，6.高压气淬室，7.推盘式时效炉，8.风冷台，9.卸料台，10.过渡料台，11.限位装置，12.隔热密封门，13.电动拉料装置，61.气淬室本体，62.高压变频风机，63.气体喷射管，64.高压空气储气罐，65.炉门，66.漏沙收集装置，67.炉门压紧装置，68.水冷换热器，69.导风装置。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步对本发明进行阐述，应理解，引用实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围。

如图1至图3所示，一种推盘式铝合金固溶时效热处理生产线，包括：

用于控制整条生产线的控制系统1，

用于推送上料的上料装置2，上料装置2出口端设有推出料盘3的垂直向推动装置4，

过渡料台10入口与上料装置2出口相连，过渡料台10出口与推盘式固溶炉5入口相连，过渡料台10入口端设有轴向推动装置4，过渡料台10出口处设有将推盘3推出的推动装置4，

用于铝合金零件的固溶加热与保温的推盘式固溶炉5，推盘式固溶炉5入口与上料装置2出口相连，推盘式固溶炉5入口端设有推动料盘3移动的轴向推动装置4，推盘式固溶炉5出口端设有推出料盘3的垂直向推动装置4，推盘式固溶炉5出口端设有限制料盘3移动超过预设位置的轴向限位装置11，

用于降低固溶保温后的铝合金零件温度的高压气淬室6，高压气淬室6包括气淬室本体61，气淬室本体61设有腔室，气淬室本体61上部设有高压变频风机62，气淬室本体61腔室通过气体喷射管63与高压空气储气罐64连通，气淬室本体61两端设有封闭气淬室本体61腔室的炉门65，气淬室本体61底部设有漏沙收集装置66，气体喷射管63分布在气淬室本体61底部和/或侧面，炉门65外设有炉门压紧装置67，气淬室本体61腔室内设有水冷换热器68，水冷换热器67设于气淬室本体61腔室侧壁处，气淬室本体61腔室内设有导风装置69，

用于完成铝合金零件的时效加热与保温的推盘式时效炉7，推盘式时效炉7入口与高压气淬室6出口相连，推盘式时效炉7入口端设有推动料盘3移动的轴向推动装置4，推盘式时效炉7入口端设有从高压气淬室6将料盘3拉入推盘式时效炉7内的电动拉料装置13，推盘式时效炉7出口端设有推出料盘3的垂直向推动装置4，推盘式时效炉7出口端设有限制料盘3移动超过预设位置的轴向限位装置11，推盘式固溶炉5入口与出口和推盘式时效炉7入口与出口处均设有隔热密封门12，

用于降低时效加热与保温后的铝合金零件温度的风冷台8，风冷台8入口与推盘式时效炉7出口相连，风冷台8出口端设有推动料盘3移动的轴向推动装置4，以及

用于卸载铝合金零件的卸料台9，卸料台9入口与风冷台8出口相连。

上述的上料装置2采用辊棒式上料装置，采用钢框架结构，由辊子、框架及推料机构组成，推料机构包括齿轮减速器、马达驱动机构，和所需要的传动副，辊道可自动调整料盘的受力方向，从而使料盘寿命得到提高。

上述过渡料台10采用钢框架结构，由框架及推料结构组成，推料机构包括齿轮减速器、马达驱动机构，和所需要的传动副。

上述推盘式固溶炉5为主体贯通式，分三区控温，每个控温区设有主控热偶和超温控制热偶，在进料口和出料口设有必须的隔热密封门及门驱动系统，炉壳为非气密性，整体组合钢板结构，其上留有必要的孔口，盖子法兰及连接件；炉衬采用优质进口耐火抗渗砖、陶瓷纤维、绝热保温材料；线性砌砖，合理的炉衬厚度，确保炉子的保温性能和炉温均匀性；炉底两侧采用导轨结构，中间采用滚轮进行传输工件；气体/空气导向装置为多孔型由钢板制成，其上的孔为便于气体循环；为了确保炉内工件在加热过程中的温度一致，在炉膛顶部设有多组强制循环风机，包括一体式长轴水冷电机保温包及安装法兰、耐热钢的风扇叶、进出水管及管路连接装置等；所有电热系统的接线处有钢板制防护罩；推拉系统由气密外壳、耐热钢推链、齿轮电机和限位开关组成；加热采用天然气加热，天然气加热系统包括；烧嘴、导火管、供气供风系统、点火控制系统等。

上述高压气淬室6高压变频风机安装在高压气淬室顶部，通过变频调速可调节高压空气流速，与安装在淬室侧面的导风装置配合可确保室内高压空气的良好循环，从而保证零件的均匀冷却；水冷却换热器安装在气淬室侧壁，用于交换气冷零件（包括料盘）放出的热量，对气淬室进行冷却；高压气体喷射管分布在气淬室底部及侧面，与控制装置配合确保高压空气储气罐内的高压空气合理通入气淬室；炉门及压紧装置确保零件的的进出气淬室及室内的密封保压；漏沙收集装置用于铝合金铸件内在气冷过程中泄漏的残沙的收集与导出；高压空气储气罐用于气冷压缩空气的存储。

上述推盘式时效炉7推盘式时效炉主体贯通式，分三区控温，每个控温区设有主控热偶和超温控制热偶。在进料口和出料口设有必须的隔热密封门及门驱动系统；炉壳为非气密性，整体组合钢板结构，其上留有必要的孔口，盖子法兰及连接件；使用适用于该设备最高温度的优质绝热材料为板型或填充材料，以达到最佳保温效果；炉底两侧采用导轨结构，中间采用滚轮进行传输工件；气体/空气导向装置为多孔型由钢板制成，其上的孔为便于气体循环；顶置式循环炉用风机为气密性绝热型，它包括：特制耐热钢轴的三相马达，耐热钢离心风扇及保温包，所有电热系统的接线处有钢板制防护罩，推拉系统由气密外壳、耐热钢推链、齿轮电机和限位开关组成；加热系统使用管式加热器从而实现对工件的均匀加热。加热元件从顶部安装引出并接线。

上述风冷台8　采用钢框架结构，由辊子及框架等组成，在辊道台设有推料机构，包括齿轮减速器、马达驱动机构，和所需要的传动副。辊道可自动调整料盘的受力方向，从而使料盘寿命得到提高；在滚道台上面设有风冷罩，下部装有强冷风扇。

一种利用推盘式铝合金固溶时效热处理生产线热处理铝合金零件的工艺，包括如下步骤：

1）将需进行固溶时效处理的铝合金零件放在上料装置的料盘上，料盘被传输到推盘式过渡料台上；

2）过渡料台进口端的轴向推动装置将料盘推到过渡料台出口处，并通过过渡料台的垂直向推杆装置将料盘推入推盘式固溶炉；

3）料盘经推盘式固溶炉入口端的轴向推动装置进行移动传输，并在传输过程中完成零件的加热升温1.5-2.5小时与固溶温度的保温3-6小时，最终到达推盘式固溶炉出口端，通过推盘式固溶炉出口端的垂直向推动装置将料盘推入高压气淬室；

4）料盘进入高压气淬室后，高压气淬室进入密闭状态，通入高压空气，空气压力在0～6BAR范围，并启动高压变频风扇，电扇风速在0-40m/s范围，铝合金零件在高压、高速气流下冷却后，通过推杆将冷却后的铝合金零件推盘式时效炉；

5）料盘经推盘式时效炉入口端的轴向推动装置进行移动传输，并在传输过程中完成零件的加热升温30-60分钟与时效温度的保温2-4小时，最终到达推盘式时效炉出口端，通过推盘式时效炉出口端的垂直向推动装置将料盘推入风冷台；

6）料盘经风冷台入口端的轴向推动装置进行移动传输，安装在风冷台底部的风扇启动，对移动中的零件进行风冷，料盘最终传输到卸料台进口端，完成卸料，料盘继续行进到上料装置。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种推盘式铝合金固溶时效热处理生产线，其特征在于包括：

用于控制整条生产线的控制系统（1），

用于推送上料的上料装置（2），所述上料装置（2）出口端设有推出料盘（3）的垂直向推动装置（4），

用于铝合金零件的固溶加热与保温的推盘式固溶炉（5），所述推盘式固溶炉（5）入口与上料装置（2）出口相连，所述推盘式固溶炉（5）入口端设有推动料盘（3）移动的轴向推动装置（4），所述推盘式固溶炉（5）出口端设有推出料盘（3）的垂直向推动装置（4），

用于降低固溶保温后的铝合金零件温度的高压气淬室（6），所述高压气淬室（6）入口与推盘式固溶炉（5）出口相连，

用于完成铝合金零件时效加热与保温的推盘式时效炉（7），所述推盘式时效炉（7）入口与高压气淬室（6）出口相连，所述推盘式时效炉（7）入口端设有从高压气淬室（6）内将料盘（3）拉入推盘式时效炉（7）内的电动拉料装置（13），所述推盘式时效炉（7）入口端设有推动料盘（3）移动的轴向推动装置（4），所述推盘式时效炉（7）出口端设有推出料盘（3）的垂直向推动装置（4），

用于降低时效加热与保温后的铝合金零件温度的风冷台（8），所述风冷台（8）入口与推盘式时效炉（7）出口相连，所述风冷台（8）出口端设有推动料盘（3）移动的轴向推动装置（4），以及

用于卸载铝合金零件的卸料台（9），所述卸料台（9）入口与风冷台（8）出口相连。

2.如权利要求1所述的推盘式铝合金固溶时效热处理生产线，其特征在于：所述上料装置（2）与推盘式固溶炉（5）之间设有用于过渡料盘（3）的过渡料台（10），所述过渡料台（10）入口与上料装置（2）出口相连，所述过渡料台（10）出口与推盘式固溶炉（5）入口相连，所述过渡料台（10）入口端设有轴向推动装置（4），所述过渡料台（10）出口处设有将推盘（3）推出的推动装置（4）。

3.如权利要求1或2所述的推盘式铝合金固溶时效热处理生产线，其特征在于：所述高压气淬室（6）包括气淬室本体（61），所述气淬室本体（61）设有腔室，所述气淬室本体（61）上部设有高压变频风机（62），所述气淬室本体（61）腔室通过气体喷射管（63）与高压空气储气罐（64）连通，所述气淬室本体（61）两端设有封闭气淬室本体（61）腔室的炉门（65）。

4.如权利要求3所述的推盘式铝合金固溶时效热处理生产线，其特征在于：所述气淬室本体（61）底部设有漏沙收集装置（66），所述气体喷射管（63）分布在气淬室本体（61）底部和/或侧面，所述炉门（65）外设有炉门压紧装置（67），所述气淬室本体（61）腔室内设有水冷换热器（68），所述水冷换热器（67）设于气淬室本体（61）腔室侧壁处，所述气淬室本体（61）腔室内设有304不锈钢薄板制成的筒形导风装置（69）。

5.如权利要求1或2所述的推盘式铝合金固溶时效热处理生产线，其特征在于：所述推盘式固溶炉（5）出口端设有限制料盘（3）移动超过预设位置的轴向限位装置（11）。

6.如权利要求1或2所述的推盘式铝合金固溶时效热处理生产线，其特征在于：所述推盘式时效炉（7）出口端设有限制料盘（3）移动超过预设位置的轴向限位装置（11）。

7.如权利要求1或2所述的推盘式铝合金固溶时效热处理生产线，其特征在于：所述推盘式固溶炉（5）入口与出口和推盘式时效炉（7）入口与出口处均设有隔热密封门（12）。

8.一种利用如权利要求1-7任一项所述的推盘式铝合金固溶时效热处理生产线热处理铝合金零件的工艺，其特征在于包括如下步骤：

1）将需进行固溶时效处理的铝合金零件放在上料装置的料盘上，料盘被传输到推盘式过渡料台上；

2）过渡料台进口端的轴向推动装置将料盘推到过渡料台出口处，并通过过渡料台的垂直向推杆装置将料盘推入推盘式固溶炉；

3）料盘经推盘式固溶炉入口端的轴向推动装置进行移动传输，并在传输过程中完成零件的加热升温1.5-2.5小时与固溶温度的保温3-6小时，最终到达推盘式固溶炉出口端，通过推盘式固溶炉出口端的垂直向推动装置将料盘推入高压气淬室；

4）料盘进入高压气淬室后，高压气淬室进入密闭状态，通入高压空气，空气压力在0～6BAR范围，并启动高压变频风扇，电扇风速在0-40m/s范围，铝合金零件在高压、高速气流下冷却后，通过推杆将冷却后的铝合金零件推盘式时效炉；

5）料盘经推盘式时效炉入口端的轴向推动装置进行移动传输，并在传输过程中完成零件的加热升温30-60分钟与时效温度的保温2-4小时，最终到达推盘式时效炉出口端，通过推盘式时效炉出口端的垂直向推动装置将料盘推入风冷台；

6）料盘经风冷台入口端的轴向推动装置进行移动传输，安装在风冷台底部的风扇启动，对移动中的零件进行风冷，料盘最终传输到卸料台进口端，完成卸料，料盘继续行进到上料装置。

Images