CN105441835A - 一种高淬火敏感性铝合金挤压材在线淬火的装置和方法 - Google Patents

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黄志其
胡权
葛杰
陈慧
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Abstract

本发明公开了一种高淬火敏感性铝合金挤压材在线淬火的装置和方法，包括挤压机、用于加热由挤压机输出的挤压材的加热装置、用于冷却经加热装置加热后的挤压材的冷却装置和用于牵引挤压材通过加热装置和冷却装置的牵引装置，本发明的方法通过带张力牵引装置将挤压出的高淬火敏感性的铝合金材料进行牵引在线淬火过程，克服了常规离线淬火过程装炉及入水时制品与制品间的相互碰撞与摩擦和制品入水冷却时的自由变形，由此大大提高了制品的表面质量及制品直线度。本发明方法操作简单方便，能有效降低生产能耗，提高成品率，改善产品表面质量及直线度，能有效改善制品内部晶粒组织，进而提高高淬火敏感性材料的整体性能。

Description

一种高淬火敏感性铝合金挤压材在线淬火的装置和方法
技术领域
本发明涉及有色金属材料高性能铝材加工领域，尤其涉及的一种高淬火敏感性铝合金挤压材在线淬火的装置和方法。
背景技术
高淬火敏感性铝合金挤压材的淬火过程目前的处理方案为离线淬火处理。这种处理方案首先是通过挤压机挤压出一定长度的高淬火敏感性铝合金挤压材，待其冷却至室温后在锯床上锯切成一定长度的尺寸的坯料；然后在距坯料一端大约5-10cm的地方用钻床钻一个4~20mm左右的小孔，并用铁丝将其悬挂于一个圆形料盘上，再通过升降机构将挂满坯料的料盘提升至一个立式加热炉中进行加热保温；待达到淬火要求后，利用升降装置将挂满坯料的料盘迅速下降至淬火炉正下方的水池中，完成淬火过程，淬火转移时间不得大于15s。虽然现有的方法可以对高淬火敏感性铝合金挤压材进行淬火处理，但是由于其工序多，加热时间长，淬火过程没有牵引过程的张力存在等，其造成淬火过程成品率低，能耗大，成本高，淬火后坯料表面状态及直线度差，以及内部组织晶粒粗大等弊端大大限制了铝合金在该领域的发展，同时也就限制了高性能铝材制备的发展。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能有效提高淬火敏感性材料淬火后整体性能的高淬火敏感性铝合金挤压材在线淬火的装置和方法，旨在于解决目前对高淬火敏感性铝合金挤压材进行淬火处理时存在成品率低，能耗大，成本高，淬火后坯料表面状态及直线度差，以及内部组织晶粒粗大的技术问题。
本发明的技术方案如下：一种高淬火敏感性铝合金挤压材在线淬火的装置，其中，包括挤压机、用于加热由挤压机输出的挤压材的加热装置、用于冷却经加热装置加热后的挤压材的冷却装置和用于牵引挤压材通过加热装置和冷却装置的牵引装置；所述的加热装置、冷却装置和牵引装置依次排列设置在挤压机的输出口之后，且挤压机的输出口、加热装置、冷却装置和牵引装置均处于同一轴线上，可以使挤压材在输出挤压机后呈直线通过加热装置和冷却装置。
所述的高淬火敏感性铝合金挤压材在线淬火的装置，其中，所述加热装置的加热区与冷却装置的冷却区的距离不大于5米。
所述的高淬火敏感性铝合金挤压材在线淬火的装置，其中，所述的加热装置为电磁感应加热装置。
所述的高淬火敏感性铝合金挤压材在线淬火的装置，其中，所述的冷却装置为风冷装置、雾冷装置、喷淋冷却装置、驻波冷却装置、过水槽冷却装置和液氮冷却装置中的至少一种装置。
所述的高淬火敏感性铝合金挤压材在线淬火的装置，其中，所述的牵引装置为张力牵引装置。
一种使用权利1-5任意一项装置的高淬火敏感性铝合金挤压材在线淬火的方法，其中，包括以下步骤：
步骤一：将挤压机挤压出的高淬火敏感性铝合金挤压材通过牵引装置引导至加热装置中；
步骤二：调节加热装置的加热功率，使通过加热装置的挤压材稳定在淬火所需的温度区间范围；
步骤三：利用牵引装置将通过加热装置的挤压材牵引至冷却装置中，完成挤压材的淬火热处理过程。
所述的高淬火敏感性铝合金挤压材在线淬火的方法，其中，所述步骤一中，挤压机挤压出的挤压材的直径或壁厚不大于100mm。
所述的高淬火敏感性铝合金挤压材在线淬火的方法，其中，所述步骤二中，淬火所需的温度区间为450-550℃。
所述的高淬火敏感性铝合金挤压材在线淬火的方法，其中，所述步骤三中，挤压材牵引至冷却装置中需要冷却降温到100摄氏度以下。
本发明的有益效果：本发明采用将高淬火敏感性的铝合金材料进行在线加热保温并立即淬火的工艺方法，克服了直接挤出高淬火敏感性铝合金制品时制品温度不能稳定在淬火温度区间范围的难题，同时利用挤出时制品本身的高温特点，省略了常规离线淬火需先将制品冷却至室温后再重新打孔装炉及加热的过程，从而大大减少了生产流程，节约了能耗及提高了成品率和生产效率。本发明的方法中通过带张力牵引装置将挤压出的高淬火敏感性的铝合金材料进行牵引在线淬火过程，克服了常规离线淬火过程装炉及入水时制品与制品间的相互碰撞与摩擦和制品入水冷却时的自由变形，由此大大提高了制品的表面质量及制品直线度。此外，由于没有常规离线淬火的长时间重新加热保温，在线淬火过程制品在高温停留的时间大大缩短，从而大大减小了制品内部晶粒组织长大的几率，使得在线淬火过程的制品内部晶粒组织更加细小均匀，大大提高了材料的综合性能。因此，本发明技术方案操作简单方便，能有效降低生产能耗，提高成品率，改善产品表面质量及直线度，能有效改善制品内部晶粒组织，进而提高高淬火敏感性材料的整体性能。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图；
图2是本发明的方法流程图；
图中：1挤压机、2加热装置、3冷却装置、4挤压材、5牵引装置。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。
如图1所示，本发明公开了一种高淬火敏感性铝合金挤压材在线淬火的装置，其包括挤压机1、用于加热由挤压机输出的挤压材的加热装置2、用于冷却经加热装置加热后的挤压材的冷却装置3和用于牵引挤压材4通过加热装置2和冷却装置3的牵引装置5；所述的加热装置2、冷却装置3和牵引装置5依次排列设置在挤压机1的输出口之后，且挤压机1的输出口、加热装置2、冷却装置3和牵引装置5均处于同一轴线上，可以使挤压材4在输出挤压机1后呈直线通过加热装置2和冷却装置3。
本发明通过带张力牵引装置5将挤压出的高淬火敏感性的铝合金材料进行牵引在线淬火过程，克服了常规离线淬火过程装炉及入水时制品与制品间的相互碰撞与摩擦和制品入水冷却时的自由变形，由此大大提高了制品的表面质量及制品直线度。
为了尽可能的缩短淬火转移时间以减少产品在淬火敏感区间停留的时间，本发明中加热装置2的加热区与冷却装置3的冷却区的距离不大于5米。
优选的是，所述的加热装置2为电磁感应加热装置；通过电磁感应加热装置，本发明能够根据对不同的合金要求设定不同的加热温度，从而实现对待处理的材料进行快速加热。
所述的冷却装置3为风冷装置、雾冷装置、喷淋冷却装置、驻波冷却装置、过水槽冷却装置和液氮冷却装置中的至少一种装置；也可以任意几种混合搭配使用，以实现最佳的冷却效果；其中，驻波冷却装置就是让冷却介质形成波浪的冷却方法，是一种比较常用的冷却方式；此外，在线淬火过程制品在高温停留的时间大大缩短，从而大大减小了制品内部晶粒组织长大的几率，使得在线淬火过程的制品内部晶粒组织更加细小均匀，大大提高了材料的综合性能。
本发明的牵引装置5为张力牵引装置，可以给材料提供足够的张力，通过带张力牵引装置5将挤压出的高淬火敏感性的铝合金材料进行牵引在线淬火过程，克服了常规离线淬火过程装炉及入水时制品与制品间的相互碰撞与摩擦和制品入水冷却时的自由变形，由此大大提高了制品的表面质量及制品直线度。
如图2所示，本发明公开了一种高淬火敏感性铝合金挤压材在线淬火的方法，其包括以下步骤：
步骤一：将挤压机挤压出的高淬火敏感性铝合金挤压材通过牵引装置引导至加热装置中；
步骤二：调节加热装置的加热功率，使通过加热装置的挤压材稳定在淬火所需的温度区间范围；
步骤三：利用牵引装置将通过加热装置的挤压材牵引至冷却装置中，完成挤压材的淬火热处理过程。
所述的高淬火敏感性铝合金挤压材在线淬火的方法，其特征在于，所述步骤一中，挤压机挤压出的挤压材的直径或壁厚不大于100mm。如大于100mm，淬火后力学性能就不理想，传统的离线淬火也是这样的情况，这是高淬火敏感性铝合金本身的特性所决定的；所以发明将挤压材挤压成直径或壁厚不大于100mm；使得在线淬火过程的制品内部晶粒组织更加细小均匀，大大提高了材料的综合性能。
所述步骤二中，淬火所需的温度区间为450-550℃；在这个温度区间内，能够实现对高淬火敏感性的2xxx(490-505℃)、6xxx(510-530℃)和7xxx(465-475℃)系列合金的处理，其中2xxx系列合金淬火温度一般为490-505℃，6xxx系列合金淬火温度一般为510-530℃，7xxx系列合金淬火温度一般为465-475℃。
所述步骤三中，挤压材牵引至冷却装置中需要冷却降温到100摄氏度以下。
使用本发明的装置及方法，对具有高淬火敏感性的2024、6082及7075铝合金Φ30mm的棒材进行在线淬火测试并与常规离线淬火产品性能比较，结果如表1所示：
表1实施例采用的合金牌号、规格及性能测试
本发明的有益效果：本发明采用将高淬火敏感性的铝合金材料进行在线加热保温并立即淬火的工艺方法，克服了直接挤出高淬火敏感性铝合金制品时制品温度不能稳定在淬火温度区间范围的难题，同时利用挤出时制品本身的高温特点，省略了常规离线淬火需先将制品冷却至室温后再重新打孔装炉及加热的过程，从而大大减少了生产流程，节约了能耗及提高了成品率和生产效率。本发明的方法中通过带张力牵引装置将挤压出的高淬火敏感性的铝合金材料进行牵引在线淬火过程，克服了常规离线淬火过程装炉及入水时制品与制品间的相互碰撞与摩擦和制品入水冷却时的自由变形，由此大大提高了制品的表面质量及制品直线度。此外，由于没有常规离线淬火的长时间重新加热保温，在线淬火过程制品在高温停留的时间大大缩短，从而大大减小了制品内部晶粒组织长大的几率，使得在线淬火过程的制品内部晶粒组织更加细小均匀，大大提高了材料的综合性能。因此，本发明技术方案操作简单方便，能有效降低生产能耗，提高成品率，改善产品表面质量及直线度，能有效改善制品内部晶粒组织，进而提高高淬火敏感性材料的整体性能。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种高淬火敏感性铝合金挤压材在线淬火的装置，其特征在于，包括挤压机、用于加热由挤压机输出的挤压材的加热装置、用于冷却经加热装置加热后的挤压材的冷却装置和用于牵引挤压材通过加热装置和冷却装置的牵引装置；所述的加热装置、冷却装置和牵引装置依次排列设置在挤压机的输出口之后，且挤压机的输出口、加热装置、冷却装置和牵引装置均处于同一轴线上，可以使挤压材在输出挤压机后呈直线通过加热装置和冷却装置。
2.根据权利要求1所述的高淬火敏感性铝合金挤压材在线淬火的装置，其特征在于，所述加热装置的加热区与冷却装置的冷却区的距离不大于5米。
3.根据权利要求1所述的高淬火敏感性铝合金挤压材在线淬火的装置，其特征在于，所述的加热装置为电磁感应加热装置。
4.根据权利要求1所述的高淬火敏感性铝合金挤压材在线淬火的装置，其特征在于，所述的冷却装置为风冷装置、雾冷装置、喷淋冷却装置、驻波冷却装置、过水槽冷却装置和液氮冷却装置中的至少一种装置。
5.根据权利要求1所述的高淬火敏感性铝合金挤压材在线淬火的装置，其特征在于，所述的牵引装置为张力牵引装置。
6.一种使用权利1-5任意一项装置的高淬火敏感性铝合金挤压材在线淬火的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将挤压机挤压出的高淬火敏感性铝合金挤压材通过牵引装置引导至加热装置中；
步骤二：调节加热装置的加热功率，使通过加热装置的挤压材稳定在淬火所需的温度区间范围；
步骤三：利用牵引装置将通过加热装置的挤压材牵引至冷却装置中，完成挤压材的淬火热处理过程。
7.根据权利要求6所述的高淬火敏感性铝合金挤压材在线淬火的方法，其特征在于，所述步骤一中，挤压机挤压出的挤压材的直径或壁厚不大于100mm。
8.根据权利要求6所述的高淬火敏感性铝合金挤压材在线淬火的方法，其特征在于，所述步骤二中，淬火所需的温度区间为450-550℃。
9.根据权利要求6所述的高淬火敏感性铝合金挤压材在线淬火的方法，其特征在于，所述步骤三中，挤压材牵引至冷却装置中需要冷却降温到100摄氏度以下。
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