CN104611649A - 一种在线带压力的金属热处理工艺及其热处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种在线带压力的金属热处理工艺及其热处理装置，该工艺采用一压力装置同时对工件加热及施加压力，以实现热处理，随后自动卸料冷却。该金属热处理装置包括：承载体；压力机构，其包括：安装于承载体中并可相互抵触的第一、第二压力座及第一、第二驱动机构，第一、第二压力座相对的面分别形成有第一、第二型槽，该第一、第二压力座外表面还设有保温结构；二加热机构，其分别安装于第一、第二压力座中；一温度控制精度为1℃的温度控制装置，其安装于承载体外侧；一时间控制精度为1s的时间控制装置，其安装于承载体外侧；一冷却机构，其安装于承载体下方。本发明能够保证工件在处理过程中性能合格及不会出现变形、停炉卸料等现象。

Description

一种在线带压力的金属热处理工艺及其热处理装置

技术领域：

本发明涉及金属热处理技术领域，特指一种在线带压力的金属热处理工艺及其热处理装置。

背景技术：

热处理是将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的金相组织结构,来控制其性能的一种金属热加工工艺。热处理是可热处理强化的金属提高强度最为重要的一种强化方式，同时稳定紧密用具、零件等产品的外形尺寸，降低材料的内应力。不同的金属材料，其热处理温度区间不尽相同，温度区间越小，控制精度要求就越高，材料的性能越均匀、稳定。金属材料的热处理温度区间窄，约±5℃，对热处理温度非常敏感的某些材料，热处理温度区间，甚至要求在±1℃，例如2A12铝合金制成的航空托架。所以为保证这类材料的性能指标，热处理温度精度控制尤其严格。

目前，常见的热处理装置有气氛炉、盐浴炉，其皆通过气体或液体传热介质给材料加热，必然存在加热滞后且速度慢，温度场不均匀，温度波动大等缺点，造成材料热处理后性能不达标或不均匀等问题。在热处理的期间，由于材料内部存在一定的内应力，在受热过程极易发生变形，造成材料扭拧、翘曲、起波浪、侧弯等缺陷，不能保持良好的外形尺寸。此外，现有的热处理装置都是静态热处理，需要停炉装卸料，即费时又费力。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在线带压力的金属热处理工艺及其热处理装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用了下述技术方案：该在线带压力的金属热处理工艺包括以下步骤：第一步：准备由高热导率材料成型并用于夹紧工件的第一、第二压力座，其中，第一、第二压力座中分别安装有加热机构；第二步：启动加热机构，以分别将第一、第二压力座的温度加热到600℃，并设定热处理时间；同时将工件放置于第一、第二压力座之间，第一、第二压力座自动合上以将工件夹紧，且第一、第二压力座中与工件接触的面分别与工件形成无缝隙接触，并使工件在相同压力和温度的环境下保持至设定的热处理时间；第三步：热处理完成后自动打开第一、第二压力座，并直接将工件卸料至料框内进行风冷处理，或将工件卸料至装有流动水流的水槽中水淬，或将工件卸料至两水冷板之间，且该两水冷板夹紧工件进行水冷处理。

进一步而言，上述技术方案中，所述第一、第二压力座设置于一生产流水线上，并可在生产流水线上移动，该第一、第二压力座配合加热机构在生产流水线上移动过程中对工件进行热处理，其中，第一、第二压力座在生产流水线上移动的时间与所述设定的热处理时间一致。

为了解决上述技术问题，本发明采用了下述技术方案：该在线带压力的金属热处理装置包括：一承载体；一压力机构，其包括：安装于承载体中并可相互抵触的第一压力座和第二压力座以及分别安装于承载体上下两端并用于驱动第一压力座和第二压力座相对移动的第一、第二驱动机构，其中，第一压力座和第二压力座相对的面分别形成有相对应并与工件适配的第一、第二型槽，该第一、第二型槽对接后形成一型腔，且该第一压力座和第二压力座外表面还设置有保温结构；二加热机构，其分别安装于第一压力座和第二压力座中；一温度控制精度为1℃的温度控制装置，其安装于承载体外侧；一时间控制精度为1s的时间控制装置，其安装于承载体外侧；一冷却机构，其安装于承载体下方。

进一步而言，上述技术方案中，所述的承载体安装于一生产流水线上，并可在生产流水线上移动，令承载体中的压力机构配合加热机构在生产流水线上移动过程中对工件进行热处理；所述冷却机构设置于生产流水线上。

进一步而言，上述技术方案中，所述第一压力座和第二压力座相对的面镀有金属镀层。

进一步而言，上述技术方案中，所述金属镀层为银镀层。

进一步而言，上述技术方案中，所述加热机构可以是电加热管或燃气加热组件、电阻加热组件、感应加热组件中的任意一种。

进一步而言，上述技术方案中，所述第一驱动机构包括螺杆及与螺杆匹配的伺服电机组件，该螺杆与第一压力座连接；所述第二驱动机构的结构与第一驱动机构的结构一致。

进一步而言，上述技术方案中，所述第一驱动机构包括压力施加杆及与压力施加杆匹配的气缸组件；所述第二驱动机构的结构与第一驱动机构的结构一致。

进一步而言，上述技术方案中，所述的保温结构为保温棉层。

进一步而言，上述技术方案中，所述的冷却机构可以是水冷水槽或风冷却器、水冷板组件。

进一步而言，上述技术方案中，所述水冷板组件包括：一支撑体、安装于支撑体中并可相互抵触的第一水冷板和第二水冷板以及分别安装于承载体上下两端并用于驱动第一、第二水冷板相对移动的第一、第二施力机构，其中，第一水冷板和第二水冷板相对的面分别形成有相对应并与工件适配的第一、第二槽体。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：本发明中的第一压力座和第二压力座不仅可以直接对工件加热，还可对工件进行施加压力，使工件在热处理过程中不会产生扭拧、翘曲、起波浪、侧弯等缺陷，可有效能保持良好的外形尺寸。由于压力机构直接与工件接触并进行加热处理，其加热快，温度场均匀，温度波动大等，保证工件热处理后性能达标。另外，第一压力座和第二压力座通过其第一、第二型槽夹紧工件，此时，第一、第二型槽与工件表面紧密贴合，以致在无保护性气氛下也能够达到隔绝空气，并起到防氧化作用，达到近似真空或气氛保护热处理方式后的表面质量。再者，第一压力座和第二压力座均由热导率高、表面粘附性低的金属材料或非金属材料加工而成。其中，所述第一压力座和第二压力座相对的面(与工件接触的面)镀有金属镀层，该金属镀层可防止工件表面出现氧化、污染和防止工件表面与压力机构出现粘着等问题，以保证工作热处理后的表面作用，且便于在热处理后易与工件分离。本发明中的在线带压力的金属热处理装置能够自动卸料，并可安装于一生产流水线上，实现动态热处理，以满足不同的热处理需求，并可解决当前处理不均匀、温度波动大造成工件性能不合格及工件在热处理过程中变形、停炉卸料等问题，以致具有极高的市场竞争力。

附图说明：

图1是本发明中在线带压力的金属热处理装置的结构示意图；

图2是本发明中在线带压力的金属热处理装置另一状态的结构示意图；

图3是本发明中水冷板组件的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步说明。

实施例一：

参见图1-2，为一种在线带压力的金属热处理装置，其包括：一承载体1、安装于承载体1中的压力机构2、安装于二安装于压力机构2中的加热机构3以及温度控制装置4、时间控制装置5、冷却机构。

所述的压力机构2包括：安装于承载体1中并可相互抵触的第一压力座21和第二压力座22以及分别安装于承载体1上下两端并用于驱动第一压力座21和第二压力座22相对移动的第一、第二驱动机构23、24，其中，第一压力座21和第二压力座22相对的面分别形成有相对应并与工件10适配的第一、第二型槽，该第一、第二型槽对接后形成一型腔，且该第一压力座21和第二压力座22外表面还设置有保温结构25。

所述第一压力座21和第二压力座22通过其第一、第二型槽夹紧工件10，此时，第一、第二型槽与工件10表面紧密贴合，以致在无保护性气氛下也能够达到隔绝空气，并起到防氧化作用，达到近似真空或气氛保护热处理方式后的表面质量。

所述的工件10为由2A12铝合金制成的航空托架。

所述的第一压力座21和第二压力座22均由热导率高、表面粘附性低的金属材料或非金属材料加工而成。其中，所述第一压力座21和第二压力座22相对的面(与工件接触的面)镀有金属镀层。具体而言，所述金属镀层为银镀层，该银镀层可防止工件表面出现氧化、污染和防止工件表面与压力机构出现粘着等问题，以保证工作热处理后的表面作用，且便于在热处理后易与工件分离。

所述第一驱动机构23包括螺杆及与螺杆匹配的伺服电机组件，该螺杆与第一压力座21连接；所述第二驱动机构24的结构与第一驱动机构23的结构一致。或所述第一驱动机构23包括压力施加杆及与压力施加杆匹配的气缸组件；所述第二驱动机构24的结构与第一驱动机构23的结构一致。

所述的保温结构25为保温棉层，用于对加热后的第一压力座21和第二压力座22进行保温。

两个所述加热机构3分别安装于第一压力座21和第二压力座22中，其中，所述加热机构3可以是电加热管或燃气加热组件、电阻加热组件、感应加热组件中的任意一种，优选的，本实施例采用电加热管加热。

所述压力机构2中的第一压力座21和第二压力座22不仅可以直接对工件加热，还可对工件进行施加压力，使工件在热处理过程中不会产生扭拧、翘曲、起波浪、侧弯等缺陷，可有效能保持良好的外形尺寸。由于压力机构2直接与工件接触并进行加热处理，其加热快，温度场均匀，温度波动大等，保证工件热处理后性能达标。

所述温度控制装置4的温度控制精度为1℃，其安装于承载体1外侧；且所述时间控制装置5的时间控制精度为1s，其安装于承载体1外侧，其温度及时间控制精度高，可满足热处理敏感的材料的热处理要求。

所述的冷却机构安装于承载体1下方，该所述的冷却机构可以是水冷水槽或风冷却器、水冷板组件6。优选的，本实施例中的冷却机构采用水冷水槽。当工件进行热处理后，压力机构2中的第一压力座21和第二压力座22自动打开并自动卸料，令工件直接落入装有流动水流的水槽中水淬。

一种在线带压力的金属热处理工艺，其包括以下步骤：

第一步：准备上述的金属热处理装置，该金属热处理装置包括由高热导率材料成型并用于夹紧工件的第一、第二压力座以及分别安装有第一、第二压力座中的加热机构。

第二步：启动加热机构，以分别将第一、第二压力座的温度加热到600℃，并设定热处理时间；同时将工件放置于第一、第二压力座之间，第一、第二压力座自动合上以将工件夹紧，且第一、第二压力座中与工件接触的面分别与工件形成无缝隙接触，并使工件在相同压力和温度的环境下保持至设定的热处理时间。

第三步：热处理完成后自动打开第一、第二压力座，并直接将工件卸料至料框内进行风冷处理，或将工件卸料至装有流动水流的水槽中水淬，或将工件卸料至两水冷板之间，且该两水冷板夹紧工件进行水冷处理。于本实施例中，采用将工件卸料至装有流动水流的水槽中水淬的方式进行冷却。

上述设定热处理时间和冷却时间是根据产品的厚度设定。

上述金属热处理工艺可将工件(由2A12铝合金制成的航空托架)的硬度由54HBS变为80HBS。本发明热处理效果好，并可解决当前处理不均匀、温度波动大造成工件性能不合格及工件在热处理过程中变形、停炉卸料等问题。

实施例二：

本实施例二与上述实施例一的不同之处在于：本实施例二中所述的承载体1安装于一生产流水线上，并可在生产流水线上移动，令承载体1中的压力机构2配合加热机构3在生产流水线上移动过程中对工件进行热处理；所述冷却机构设置于生产流水线上。具体而言，所述的承载体1安装于生产流水线的一端，冷却机构安装于生产流水线的另一端，在压力机构2加热至600℃并夹紧工件后，压力机构2在生产流水线上朝冷却机构的方向移动，当压力机构2中的第一、第二压力座配合加热机构在生产流水线上移动过程中对工件进行热处理，其中，第一、第二压力座在生产流水线上移动的时间与所述设定的热处理时间一致。当移动至冷却机构旁侧时，将工件传送至冷却机构中。

所述冷却机构采用水冷板组件6。参见图3所示，所述水冷板组件6包括：一支撑体61、安装于支撑体61中并可相互抵触的第一水冷板62和第二水冷板63以及分别安装于承载体61上下两端并用于驱动第一、第二水冷板62、63相对移动的第一、第二施力机构64、65，其中，第一水冷板62和第二水冷板63相对的面分别形成有相对应并与工件适配的第一、第二槽体。第一、第二水冷板62、63内部中空，并装有流动的水。第一、第二水冷板62、63夹紧工件并对工件进行冷却，同样可防止工件变形。

当然，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非来限制本发明实施范围，凡依本发明申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种在线带压力的金属热处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：

第一步：准备由高热导率材料成型并用于夹紧工件的第一、第二压力座，其中，第一、第二压力座中分别安装有加热机构；

第二步：启动加热机构，以分别将第一、第二压力座的温度加热到600℃，并设定热处理时间；同时将工件放置于第一、第二压力座之间，第一、第二压力座自动合上以将工件夹紧，且第一、第二压力座中与工件接触的面分别与工件形成无缝隙接触，并使工件在相同压力和温度的环境下保持至设定的热处理时间；

第三步：热处理完成后自动打开第一、第二压力座，并直接将工件卸料至料框内进行风冷处理，或将工件卸料至装有流动水流的水槽中水淬，或将工件卸料至两水冷板之间，且该两水冷板夹紧工件进行水冷处理。

2.根据权利要求1所述的一种在线带压力的金属热处理工艺，其特征在于：所述第一、第二压力座设置于一生产流水线上，并可在生产流水线上移动，该第一、第二压力座配合加热机构在生产流水线上移动过程中对工件进行热处理，其中，第一、第二压力座在生产流水线上移动的时间与所述设定的热处理时间一致。

3.一种在线带压力的金属热处理装置，其特征在于：其包括：

一承载体(1)；

一压力机构(2)，其包括：安装于承载体(1)中并可相互抵触的第一压力座(21)和第二压力座(22)以及分别安装于承载体(1)上下两端并用于驱动第一压力座(21)和第二压力座(22)相对移动的第一、第二驱动机构(23、24)，其中，第一压力座(21)和第二压力座(22)相对的面分别形成有相对应并与工件适配的第一、第二型槽，该第一、第二型槽对接后形成一型腔，且该第一压力座(21)和第二压力座(22)外表面还设置有保温结构(25)；

二加热机构(3)，其分别安装于第一压力座(21)和第二压力座(22)中；

一温度控制精度为1℃的温度控制装置(4)，其安装于承载体(1)外侧；

一时间控制精度为1s的时间控制装置(5)，其安装于承载体(1)外侧；

一冷却机构，其安装于承载体(1)下方。

4.根据权利要求3所述的一种在线带压力的金属热处理装置，其特征在于：所述的承载体(1)安装于一生产流水线上，并可在生产流水线上移动，令承载体(1)中的压力机构(2)配合加热机构(3)在生产流水线上移动过程中对工件进行热处理；所述冷却机构设置于生产流水线上。

5.根据权利要求3或4所述的一种在线带压力的金属热处理装置，其特征在于：所述第一压力座(21)和第二压力座(22)相对的面镀有金属镀层，其中，所述金属镀层为银镀层。

6.根据权利要求3或4所述的一种在线带压力的金属热处理装置，其特征在于：所述加热机构(3)可以是电加热管或燃气加热组件、电阻加热组件、感应加热组件中的任意一种；所述的保温结构(25)为保温棉层。

7.根据权利要求3或4所述的一种在线带压力的金属热处理装置，其特征在于：所述第一驱动机构(23)包括螺杆及与螺杆匹配的伺服电机组件，该螺杆与第一压力座(21)连接；所述第二驱动机构(24)的结构与第一驱动机构(23)的结构一致。

8.根据权利要求3或4所述的一种在线带压力的金属热处理装置，其特征在于：所述第一驱动机构(23)包括压力施加杆及与压力施加杆匹配的气缸组件；所述第二驱动机构(24)的结构与第一驱动机构(23)的结构一致。

9.根据权利要求4所述的一种在线带压力的金属热处理装置，其特征在于：所述的冷却机构可以是水冷水槽或风冷却器、水冷板组件(6)。

10.根据权利要求9所述的一种在线带压力的金属热处理装置，其特征在于：所述水冷板组件(6)包括：一支撑体(61)、安装于支撑体(61)中并可相互抵触的第一水冷板(62)和第二水冷板(63)以及分别安装于承载体(61)上下两端并用于驱动第一、第二水冷板(62、63)相对移动的第一、第二施力机构(64、65)，其中，第一水冷板(62)和第二水冷板(63)相对的面分别形成有相对应并与工件适配的第一、第二槽体。