CN106222389B - 一种用于加热的夹持工装及固溶热处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于加热的夹持工装及固溶热处理装置，夹持工装包括导电部件，导电部件包覆部分工件，导电部件包括第一导电夹持件和第二导电夹持件，这两个导电夹持件之间设置紧固件以使导电部件与工件接触，且两个导电夹持件之间设置导电块；本发明中固溶热处理装置采用直接加热方式，速度快，效率高，不需使用加热片以及其他热传导方式，热传导效率高，热处理效率提高30倍以上，成本降低200％；本发明中固溶热处理装置不受炉体空间限制，灵活度高，只要进行有效的保温处理便可使用；功率输出部件实现斩波调压与限流同步进行，控制与执行部分形成全闭环控制，高度可靠、稳定。

Description

一种用于加热的夹持工装及固溶热处理装置

技术领域

本发明涉及固热溶处理，具体涉及一种用于加热的夹持工装及固溶热处理装置。

背景技术

目前固溶热处理使用的方式主要有炉内(电阻式、燃气式)加热、卧式中频感应炉内加热等加热方式，常见的固溶热处理方法适用于大规模、大批量的工件生产，但对异形产品如弯管状、超长、超宽或超高的工件由于吊装、空间受限等问题难以进行放入加热工装内(或炉内)进行热处理，尤其是进行局部固熔热处理时由于需热处理部位空间受限以及加热元件干涉等因素制约基本无法实现局部固熔热处理。由于此类热处理方式需要自身预热，在对这类工件进行单件小批量工件加工时成本极高，且加速速度慢，没有充分利用此类工件的自身特性，此外，针对该类产品的加热，并没有合适的夹持工装。

因此需要提供一种固热溶热处理装置，不仅可以适应常规工件，又可方便对异形工件的加热。

发明内容

针对上述问题，为了解决现有技术的不足，本发明的第一目的是提供一种用于加热的夹持工装，该工装通过导电部件对工件进行有效的夹持，并通过紧固件进行紧固，对工件的夹持效果好。

本发明的第二目的提供一种用于加热的夹持工装，该夹持工装通过两块导电夹持件对工件进行夹持，两导电夹持件分体设置，保证夹持效果。

本发明的第三目的是提供固溶热处理装置，该热处理装置不仅可用于对常规规整尺寸工件的热处理，而且还可被用于对异形工件的夹持进行加热，加热成本低且快速，热传导效率高。

本发明提供的第一个方案是：

一种用于加热的夹持工装，包括导电部件，导电部件设有用于夹持工件的夹持部，夹持部的形状与工件的形状相适应，导电部件的中部弯折设置以从工件的两侧对工件进行夹持，且导电部件上设置紧固件以使导电部件与工件接触；上述的夹持工装通过弯折的导电部件，较大地方便对需要固溶热处理的工件或工件的部分进行夹持，方便后续的固溶热处理，电极线连接块的内部中空用于与电机线连接，导电部件一端设置电极线连接块，导电部件通过电极线连接块与电极线连接。

本发明提供的第二个方案是：

一种用于加热的夹持工装，包括带有电极线连接块的导电部件，导电部件夹持工件，导电部件包括第一导电夹持件和第二导电夹持件，这两个导电夹持件之间设置紧固件以使导电部件与工件接触，且两个导电夹持件之间设置导电块；通过两导电夹持件的两侧如上下两侧分别对工件进行夹持，并通过紧固件进行紧固，通过导电块连接第一导电夹持件和第二导电夹持件，以保证导电的畅通性。

其中，所述第一导电夹持件下表面设置第一凹槽、第二导电夹持件上表面设置第二凹槽，通过第一凹槽和第二凹槽配合从工件的两侧对工件进行夹持，若工件是圆柱形的，第一凹槽与第二凹槽各自的纵向截面为半圆形，以更好地贴合工件。

进一步地，所述紧固件为锁紧螺杆，锁紧螺杆的顶部设置横杆，通过旋转横杆以旋转紧固件，以节省用力。

所述第一导电夹持件与所述第二导电夹持件均为黄铜材质，或者部分为黄铜材质，以方便导电。

本发明提供的第三个方案是：

固溶热处理装置，包括工件，部分工件或者整个工件可导电，工件与温度采集部件接触或非接触以采集工件被加热的温度，温度采集部件与控制系统连接，控制系统与功率输出部件连接，功率输出部件与工件连接以对工件进行短路加热，如工件为弯折件、体积较大，弯折部分需要固溶处理时，该热处理装置加热简单方便，此外，控制系统具有温度数据记录功能；在通电后，使工件本身产生电阻热，并利用功率输出部件输出的高速换向电流产生部分涡流热效应，达到快速加热的效果，这样即使对具有复杂结构的工件，固溶热处理的速度同样不会受到影响；在实际工厂应用中，设置多个所述的固溶热处理装置进行同时工作以满足生产要求。

其中，所述工件通过所述的夹持工装与所述的功率输出部件连接。

所述功率输出部件包括驱动板和功率模块，驱动板与控制系统连接以接收来自控制系统的脉冲信号对功率模块进行调节；控制使用周波调功方式，通过控制板斩波，可以线性调节输出电压并限定输出电流达到调节输出功率的目的。

优选地，所述功率模块为大功率晶闸管、双相可控硅与固态继电器该功率输出部件，效率高，安全稳定性好。

所述控制系统与功率输出部件设于电柜中，电柜表面嵌有带操作显示屏的控制系统，所述控制系统与报警机构连接，当温度采集部件采集到工件被加热的温度大于控制系统内设定的温度时，控制系统控制报警机构报警，控制系统为PLC控制器，控制器采用PID算法进行控制，可实现高速调节信号输出，实现对温度的双重监控报警，大幅度提高设备安全性。

本发明的有益效果是：

1)本发明中固溶热处理装置采用直接加热方式，速度快，效率高，不需使用加热片以及其他热传导方式，热传导效率高，热处理效率提高30倍以上，成本降低200％。

2)本发明中固溶热处理装置不受炉体空间限制，灵活度高，只要进行有效的保温处理便可使用，实现对异形工件或部分工件的固溶热处理。

3)安全性、可靠性高。功率输出部件实现斩波调压与限流同步进行，控制与执行部分形成全闭环控制，高度可靠、稳定。

4)本发明提供的加热工装方便，直接将导电夹固定在需固溶处理部分两端即可，简单易行。

5)通过控制系统的设置，实现全程自动控制，同一产品可实现一键化操作，智能化PID控制可适应绝大部分工况，使温度曲线在1200℃时仍能保持完美状态，即温度曲线在0-1200℃范围内波动小于±6℃且温度响应迅速。

附图说明

图1为实施例3中结构示意图；

图2为实施例2中夹持工装结构示意图；

其中，1.第二凹槽，2.紧固件，3.第一导电夹持件，4.电极线连接块，5.导电块，6.第二导电夹持件，7.显示屏，8.电柜，9.热电偶，10.工件，11.加热区域，12.夹持工装，13.电极线。

具体实施方式

下面结合说明书附图具体实施例对本发明作进一步的描述：

实施例1

一种用于加热的夹持工装，包括带有电极线连接块的导电部件，导电部件设有用于夹持工件的夹持部，夹持部的形状与工件的形状相适应，导电部件的中部弯折设置以从工件的两侧对工件进行夹持，且导电部件上设置紧固件以使导电部件与工件紧密贴合；上述的夹持工装通过弯折的导电部件，较大地方便对需要固溶热处理的工件进行夹持，方便后续的固溶热处理。

实施例2

如图2所示，一种用于加热的夹持工装，包括带有电极线连接块4的导电部件，导电部件夹持工件，导电部件包括第一导电夹持件3和第二导电夹持件6，这两个导电夹持件之间设置紧固件以使导电部件与工件10紧密贴合，且两个导电夹持件之间设置导电块5；通过两导电夹持件的两侧如上下两侧分别对工件10进行夹持，并通过紧固件2进行紧固，通过导电块5连接第一导电夹持件3和第二导电夹持件6，以保证导电的畅通性。

其中，所述第一导电夹持件3下表面设置第一凹槽、第二导电夹持件6上表面设置第二凹槽1，通过第一凹槽和第二凹槽配合从工件的两侧对工件进行夹持，若工件是圆柱形的，第一凹槽与第二凹槽各自的纵向截面为半圆形，以更好地贴合工件。

此外，所述紧固件为锁紧螺杆，锁紧螺杆的顶部设置横杆，通过旋转横杆以旋转紧固件。

所述第一导电夹持件3与所述第二导电夹持件6均为黄铜材质，以方便导电。

实施例3

如图1所示，固溶热处理方案包括：温度采集部件、控制系统、功率输出部件、报警机构和夹持工装12。

温度采集部件采用S型高温热电偶9用于工件温度信号采集，温度采集部件可设置一个或者多个，避免因某一热电偶失灵造成的误报警，同时，便于对比观测出热电偶9的工作情况；为了方便对工件被加热区域11的温度监测，热电偶9与控制系统连接；热电偶9通过温度变送器与控制系统连接，使用高稳定性的温度变送器，将外部温度信号转换为4-20ma信号输入至控制系统。热电偶9起到外部信号与控制系统隔离的作用，防止外部对控制系统的干扰，提高系统的稳定性以及精度。

控制系统：控制系统设于一电柜8内，电柜8表面设置带操作显示屏7的控制系统，控制系统包括温控单元和温度记录单元，控制系统为PLC控制器，该控制器采用PID控制，实现温度、升温斜率可控，可实现高速调节信号输出，同时对所采集的温度进行储存。温控信号与温度记录所用信号相同，其中任意一路出现问题加热将被终止，并报警，控制系统中温度记录单元仅仅起到记录温度曲线的作用，便于历史数据的存档记录。

报警机构：包括蜂鸣器，蜂鸣器设于电柜的表面，当温度采集部件采集到工件被加热的温度大于控制系统内设定的温度时，控制系统控制蜂蜜器报警；当储存数据出现错误时，控制系统控制蜂鸣器进行报警。此外，报警机构可包括警示灯。

功率输出部件：功率输出部件包括功率模块、驱动板两个部分。

驱动板接收来自控制系统的高速脉冲信号对功率模块进行高速、高精度的调节。控制使用周波调功方式，通过控制板斩波，可以线性调节输出电压并限定输出电流达到调节输出功率的目的。功率模块使用大功率晶闸管、双相可控硅与固态继电器相结合的方式进行功率控制，这样加热效率高，安全稳定性好。且此种方式控制的功率调整器可实现极小电压情况下的极大电流输出，可基本实现类似于短路加热的效果，可直接将工件10当做电阻，实现极速升温。

功率输出部件包括两根电极线13，电极线与夹持工装12相连。

夹持工装：采用实施例1或实施例2中的夹持工装。

夹持工装可整体导电或者与工件10接触的部分是可导电的，工件10若是圆柱形，则夹持工装与工件10的接触部分为圆弧表面，以便与工件贴合。实施例1中的夹持部与实施例2中第一凹槽或者第二凹槽采用特殊材料如黄铜制成，以防止对工件的污染；夹持工装与工件10形成连续导体，利用工件与夹持工装的导电部分(与工件接触部分是导电部分)在通电后，使工件10本身产生电阻热，并利用功率输出部件输出的高速换向电流产生部分涡流热效应，达到快速加热的效果。

采用本发明中的固溶热处理装置，具体使用步骤如下：

1)将工件10放在有可靠保温措施(多晶莫来石保温棉、耐火水泥等)的工装上，放置一定要平整稳定，防止工件10加热后工件10受重力影响变形；

2)将夹持工装放置在工件需加热部分的两端，转动夹紧部分，使工装导电部分与工件10紧密贴合并保证可靠紧固；

3)将热电偶使用固定夹固定在工件10被测温的要求位置处；

4)对控制系统设置温度、升温速度、保温时间等参数，若不设置升温斜率，升温将以最快速度进行，检查并确认无误；

5)观察温度等参数无异样后，对工件表面进行保温；

6)接通电源，选择加热启动按钮，加热开始，此时电流电压根据升温斜率设置开始自动调节，加热结束后，系统停止运行，加热电源自动切断。此时依据工艺要求进行降温处理。

依据实际操作结果，工件0至1050℃升温一般仅需30秒，效率极高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不是本发明的全部实施例，不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

除说明书所述技术特征外，其余技术特征均为本领域技术人员已知技术，为了突出本发明的创新特点，上述技术特征在此不再赘述。

Claims (5)

1.固溶热处理装置，其特征在于，包括工件，工件与温度采集部件接触或非接触以采集工件被加热的温度，温度采集部件与控制系统连接，控制系统与功率输出部件连接，功率输出部件与工件连接以对工件进行短路加热；

所述工件通过夹持工装与所述的功率输出部件连接；所述功率输出部件包括驱动板和功率模块，驱动板与控制系统连接以接收来自控制系统的脉冲信号对功率模块进行调节；当温度采集部件采集到工件被加热的温度大于控制系统内设定的温度时，控制系统控制报警机构报警；

在通电后，使工件本身产生电阻热，并利用功率输出部件输出的高速换向电流产生部分涡流热效应，达到快速加热的效果；

所述夹持工装包括导电部件，导电部件夹持工件，导电部件包括第一导电夹持件和第二导电夹持件，这两个导电夹持件之间设置紧固件以使导电部件与工件接触，且两个导电夹持件之间设置导电块；

所述第一导电夹持件下表面设置第一凹槽、第二导电夹持件上表面设置第二凹槽，通过第一凹槽和第二凹槽配合从工件的两侧对工件进行夹持，通过导电块连接第一导电夹持件和第二导电夹持件。

2.根据权利要求1所述的固溶热处理装置，其特征在于，所述紧固件为锁紧螺杆，锁紧螺杆穿过第一导电夹持件与第二导电夹持件设置，夹持工装可整体导电或者与工件接触的部分是可导电的，第一凹槽或第二凹槽与导电块各自设于锁紧螺杆的两侧。

3.根据权利要求2所述的固溶热处理装置，其特征在于，所述第一导电夹持件与所述第二导电夹持件均为黄铜材质，或者部分为黄铜材质。

4.根据权利要求3所述的固溶热处理装置，其特征在于，所述控制系统与功率输出部件设于电柜中，电柜表面嵌有带操作显示屏的控制系统。

5.根据权利要求1所述的固溶热处理装置，其特征在于，具体使用步骤如下：

1)将工件放在有可靠保温措施的工装上，放置一定要平整稳定，防止工件加热后工件受重力影响变形；

2)将夹持工装放置在工件需加热部分的两端，转动夹紧部分，使工装导电部分与工件紧密贴合并保证可靠紧固；

3)将热电偶使用固定夹固定在工件被测温的要求位置处；

4)对控制系统设置温度、升温速度、保温时间参数，若不设置升温斜率，升温将以最快速度进行，检查并确认无误；

5)观察温度参数无异样后，对工件表面进行保温；

6)接通电源，选择加热启动按钮，加热开始，此时电流电压根据升温斜率设置开始自动调节，加热结束后，系统停止运行，加热电源自动切断，此时依据工艺要求进行降温处理。