CN107574393A - 一种镁合金长直型材在线热处理矫直装置及矫直方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镁合金长直型材在线热处理矫直装置及矫直方法，包括炉体、工作台、夹持机构和动力机构，其中，所述工作台安装在炉体内，其上表面为支撑镁合金长直型材矫直的工作面；夹持机构包括第一夹爪和第二夹爪，第一夹爪和第二夹爪分别放置于工作台上表面的左右两端，用于夹住镁合金长直型材的两端；动力机构至少包括一个动力装置，动力装置通过连杆与第一夹爪连接，提供矫直所需动力，第二夹爪固定或与另一动力装置连接；矫直在热处理过程中进行。

Description

一种镁合金长直型材在线热处理矫直装置及矫直方法

技术领域

本发明属于镁合金热加工技术领域，具体涉及一种镁合金长直型材在线热处理矫直装置及矫直方法。

技术背景

镁合金是适合轻量化的轻金属结构材料，其比强度高、减振减噪性好、电磁屏蔽能力强，适合用于制造车辆的结构部件。尤其是近些年，电动客车的发展需要长直镁合金型材，如12m长的电动客车镁合金异型材框架部件。变形镁合金常采用热挤压工艺制备型材用于车体结构部件，工艺为熔炼-均匀化-挤压-固溶或时效热处理。由于挤压或热处理过程中产生不均匀的热应力，造成型材变形不均匀，工件直线度产生变化，所以热处理后要进行矫直。对于大型长直(>10m)型材来说变形程度更为突出，矫直困难。

目前，镁合金型材主要采用室温下的张力矫直方法，同铝合金一致，但是由于镁合金室温的塑性差，型材矫直时容易发生断裂，因此须要预先加热型材。一者是型材在电阻炉中加热，而后转移至矫直机矫直，这种方法存在的问题是在转移、矫直时镁合金散热快，矫直温度不容易控制，易引起温度不均导致的型材二次变形；为了解决这种远距离转移时导致的镁合金散热快，容易引起温度不均导致的型材二次变形的问题，现有技术中提出在矫直机的下方设置加热装置，将型材加热后举升至矫直机中进行矫直，虽然该转移距离较小，但是型材在举升过程中和在举升结构与矫直夹持结构之间变换位置时，仍不可避免出现不均匀散热的问题，尤其在交换位置时，型材本体的温度较高，而矫直夹持结构的温度较低，矫直夹持结构与型材的接触位置散热较快，其他位置散热相对较慢，严重影响后续矫直过程中散热的均匀性。矫直型材尺受到热处理炉尺寸制约，对于长直型材尤为突出，使得工艺成本增加，工序繁复。二者是在矫直机上通过电流产生的电阻热对型材进行时短时加热，这种方法好处是在线加热，但该工艺存问题是电流加热不均匀，加热时在热应力及自重的作用下发生不规则弯曲变形，矫直中产生二次变形，这种问题同样对长直型材尤为明显。此外，镁合金长直型型材的热处理时间较长，如时效处理时间为10-20h，影响矫直效率。

综上所述，现有技术中镁合金长直型型材矫直过程中容易引起温度不均导致型材二次变形影响矫直效果，尤其对于尺寸较大(长度大于10m)的长直型材更容易出现矫直困难、矫直效率低的问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种镁合金长直型材在线热处理矫直装置及矫直方法。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种镁合金长直型材在线热处理矫直装置，包括炉体、工作台、夹持机构和动力机构，其中，所述工作台安装在炉体内，其上表面为支撑镁合金长直型材矫直的工作面；

夹持机构包括第一夹爪和第二夹爪，第一夹爪和第二夹爪分别放置于工作台上表面的左右两端，用于夹住镁合金长直型材的两端；

动力机构至少包括一个动力装置，动力装置通过连杆与第一夹爪连接，提供矫直所需动力，第二夹爪固定或与另一动力装置连接；

矫直在热处理过程中进行。

镁合金长直型材在热处理过程中矫直，一方面，夹爪等与型材接触的部件的温度与型材的温度相同，不会造成接触部位与其他部位的散热不均匀；另一方面，热处理过程是对型材均匀加热的过程，型材在恒定加热温度下不会发生不均匀散热的情况。所以，在热处理过程中进行矫直时，可以解决镁合金长直型材温度不均导致型材二次变形的问题，有利于提高矫直效果。

镁合金长直型材的热处理时间一般较长，如时效热处理一般为10-20h，长时间的热处理过程中材料在拉应力的作用下会发生蠕变，即在相对较小的拉应力状态下型材发生均匀的塑性变形，因此在热处理的同时进行矫直，可使矫直力降低，矫直变形均匀，同时可降低能耗，降低成本。

此外，设置工作台，工作台可以对镁合金长直型材起到支撑作用，可有效防止镁合金长直型材在热处理和矫直过程中在重力作用下变形。而且在热处理过程中进行矫直，可以有效节约矫直时间，提高矫直效率。

优选的，所述在线热处理矫直装置还包括红外线传感器和控制单元，红外线传感器设置于第一夹爪的上端，用于检测第一夹爪的位移；红外传感器与控制单元连接，用于将第一夹爪的位移信号传递给控制单元。

进一步优选的，所述控制单元与动力装置连接。控制单元根据第一夹爪的位移情况控制动力装置的输出，进而调整矫直过程。

优选的，所述第二夹爪的位置固定。矫直过程仅有第一夹爪运动，通过红外传感器检测第一夹爪的位移情况，能更准确反应矫直的进程，更有利于控制矫直的顺利进行。

优选的，所述第二夹爪通过第二连杆与第二动力装置连接，第二动力装置与所述控制单元连接，第二夹爪的上端设置有第二红外传感器。第一夹爪和第二夹爪同时在镁合金长直型材的两端对其施加拉力，同时检测型材两端的位移情况，也可以准确控制矫直的顺利进行。

优选的，所述工作台的工作面的有效长度为5-20m，优选为10-15m。该长度的工作台更能适应镁合金长直型材的矫直。

优选的，所述工作台上设置有导轨，第一夹爪和第二夹爪均设置在导轨上，第一夹爪和第二夹爪夹住镁合金长直型材时，镁合金长直型材与导轨接触。

利用上述镁合金长直型材在线热处理矫直装置的矫直方法，包括如下步骤：

1)将镁合金长直型材放置于工作台上，并将其两端分别夹在第一夹爪和第二夹爪上；

2)启动炉体中的加热装置，对炉体内部进行加热，加热一段时间后，启动动力装置，对镁合金长直型材施加拉力进行矫直；

3)矫直结束后，关闭加热装置。

优选的，步骤2)中，加热的设定值为190-220℃，加热4-8小时后，启动动力装置。

传统的矫直过程中需要将型材加热至250-300℃，经过试验发现，如果在热处理的过程中进行矫直时，在同样的时效时长下，在较低的温度下就能取得良好的矫直效果。在加热4-8小时后，镁合金长直型材本体的温度已经与环境温度基本一直，且加热均匀，再施加拉力时，可以避免镁合金长直型材产生裂纹或断裂，有利于提高矫直效果。

优选的，步骤3)中，对镁合金长直型材施加的拉力为65-80MPa。

在热处理过程中进行矫直，由于热处理的时间较长，在长时间的拉力和加热作用下，型材会发生蠕变，即在小于屈服强度下就能发生形变，达到矫直目的。

本发明的有益效果为：

镁合金长直型材在热处理过程中矫直，一方面夹爪等与型材接触的部件的温度与型材的温度相同，不会造成接触部位与其他部位的散热不均匀；另一方面，热处理过程是对型材均匀加热的过程，型材在恒定加热温度下不会发生不均匀散热的情况。所以，在热处理过程中进行矫直时，可以解决镁合金长直型材温度不均导致型材二次变形的问题，有利于提高矫直效果。

镁合金长直型材的热处理时间一般较长，如时效热处理一般为10-20h，长时间的热处理过程中材料在拉应力的作用下会发生蠕变，即在相对较小的拉应力状态下型材发生均匀的塑性变形，因此在热处理的同时进行矫直，可使矫直力降低，矫直变形均匀，同时可降低能耗，降低成本。

此外，设置工作台，工作台可以对镁合金长直型材起到支撑作用，可有效防止镁合金长直型材在热处理和矫直过程中在重力作用下变形。而且在热处理过程中进行矫直，可以有效节约矫直时间，提高矫直效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明型材在线热处理矫直装置结构示意图。

其中，1、炉体，2、工作台，3、镁合金长直型材，4、夹持机构，5、控制单元，6、连杆，7、红外传感器。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1所示，一种镁合金长直型材在线热处理矫直装置，包括炉体1、工作台2、夹持机构3和动力机构，其中，所述工作台2安装在炉体1内，其上表面为支撑镁合金长直型材3矫直的工作面；夹持机构4包括第一夹爪和第二夹爪，第一夹爪和第二夹爪分别放置于工作台2上表面的左右两端，用于夹住镁合金长直型材3的两端。

作为一种实施方式，动力机构至少一个动力装置，动力装置通过连杆6与第一夹爪连接，提供矫直所需动力，第二夹爪固定.矫直在热处理过程中进行。在线热处理矫直装置还包括红外线传感器和控制单元，红外线传感器设置于第一夹爪的上端，用于检测第一夹爪的位移；红外传感器与控制单元连接，用于将第一夹爪的位移信号传递给控制单元。控制单元与动力装置连接。控制单元根据第一夹爪的位移情况控制动力装置的输出，进而调整矫直过程。动力装置为液压动力装置。

作为另一种实施方式，第二夹爪通过第二连杆与第二动力装置连接，第二动力装置与控制单元5连接，第二夹爪的上端设置有第二红外传感器。第一夹爪和第二夹爪同时在镁合金长直型材的两端对其施加拉力，同时检测型材两端的位移情况，也可以准确控制矫直的顺利进行。

工作台2的工作面的有效长度为5-20m，优选为10-15m。该长度的工作台更能适应镁合金长直型材3的矫直。

作为优选的实施方式，工作台2上设置有导轨，第一夹爪和第二夹爪均设置在导轨上，第一夹爪和第二夹爪夹住镁合金长直型材3时，镁合金长直型材3与导轨接触，对镁合金长直型材3提供支撑作用力。

以T状型材，200℃时效为例如图1所示，采用实施例1中的热处理变形控制装置，包括如下步骤：

将镁合金长直型材3放在炉体1中的工作台2上，在通过控制单元5指令液压动力装置施加动力，通过连杆6使夹持块4对型材3施加拉力70MPa。200℃长时间时效时，拉力作用下型材会发生蠕变，即在小于屈服强度的条件下，型材发生形变，达到矫直目的。低于常规人工矫直的温度250～300℃。在热处理在线矫直时，夹持机构4上方设置红外线传感测距装置7，通过夹持机构的位移反映型材的矫直变形，以此为依据，通过控制单元8调整夹持拉力大小，达到实时控制矫直过程的目的。检测与施加夹持力的过程是在热处理的整个过程中进行，直至热处理结束。

采用本方法，可使矫直温度及矫直拉力降低，且由于是长时间缓慢变形，型材的矫直更为均匀，此外由于型材置于热处理工作平台，可防止型材的重力变形。总之，消除了常规人工矫直引起的二次变形及矫直变形不均匀的问题。此外，还缩短了挤压产品的工艺步数，降低了能耗及成本降低，提高了生产效率。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种镁合金长直型材在线热处理矫直装置，其特征在于：包括炉体、工作台、夹持机构和动力机构，其中，所述工作台安装在炉体内，其上表面为支撑镁合金长直型材矫直的工作面；

夹持机构包括第一夹爪和第二夹爪，第一夹爪和第二夹爪分别放置于工作台上表面的左右两端，用于夹住镁合金长直型材的两端；

动力机构至少包括一个动力装置，动力装置通过连杆与第一夹爪连接，提供矫直所需动力，第二夹爪固定或与另一动力装置连接；

矫直在热处理过程中进行。

2.根据权利要求1所述的镁合金长直型材在线热处理矫直装置，其特征在于：所述在线热处理矫直装置还包括红外线传感器和控制单元，红外线传感器设置于第一夹爪的上端，用于检测第一夹爪的位移；红外传感器与控制单元连接，用于将第一夹爪的位移信号传递给控制单元。

3.根据权利要求2所述的镁合金长直型材在线热处理矫直装置，其特征在于：所述控制单元与动力装置连接。

4.根据权利要求1所述的镁合金长直型材在线热处理矫直装置，其特征在于：所述第二夹爪的位置固定。

5.根据权利要求3所述的镁合金长直型材在线热处理矫直装置，其特征在于：所述第二夹爪通过第二连杆与第二动力装置连接，第二动力装置与所述控制单元连接，第二夹爪的上端设置有第二红外传感器。

6.根据权利要求1所述的镁合金长直型材在线热处理矫直装置，其特征在于：所述工作台的工作面的有效长度为5-20m，优选为10-15m。

7.根据权利要求1所述的镁合金长直型材在线热处理矫直装置，其特征在于：所述工作台上设置有导轨，第一夹爪和第二夹爪均设置在导轨上，第一夹爪和第二夹爪夹住镁合金长直型材时，镁合金长直型材与导轨接触。

8.利用权利要求1-7任一所述镁合金长直型材在线热处理矫直装置的矫直方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)将镁合金长直型材放置于工作台上，并将其两端分别夹在第一夹爪和第二夹爪上；

2)启动炉体中的加热装置，对炉体内部进行加热，加热一段时间后，启动动力装置，对镁合金长直型材施加拉力进行矫直；

3)矫直结束后，关闭加热装置。

9.根据权利要求8所述的矫直方法，其特征在于：步骤2)中，加热的设定值为190-220℃，加热4-8小时后，启动动力装置。

10.根据权利要求8所述的矫直方法，其特征在于：步骤3)中，对镁合金长直型材施加的拉力为65-80MPa。