CN108103296A - 一种用于脉冲电流辅助金属构件固溶热处理的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于脉冲电流辅助金属构件固溶热处理的装置，包括支架与承载架，支架设置在高温固溶炉的炉膛内，承载架包括框架与绝缘杆，框架的中心区域设置为镂空结构，框架的一对平行框边内侧壁分别设有顶面低于框条顶面的凸边，绝缘杆顶面上均固定有导电块，两导电块分别连接脉冲电源两极，金属构件的两端搭在两根绝缘杆所对应的导电块上，两根绝缘杆均可在凸边上移动位置。本发明利用脉冲电源、导线、导电块和金属构件构成了脉冲电流回路，以用来研究在金属构件固溶热处理过程中，脉冲电流对材料微观结构的影响，以及能否促进难溶溶质原子的溶解；简单方便又可靠，成本低廉，提高了试验的可靠性与准确性。

Description

一种用于脉冲电流辅助金属构件固溶热处理的装置

技术领域

本发明涉及辅助外场调控金属材料热处理技术领域，特别的，涉及一种用于脉冲电流辅助金属构件固溶热处理的装置。

背景技术

金属的固溶热处理是指通过高温加热促使合金中的溶质原子溶入基体，随后对其进行快速冷却，以抑制强化相在冷却过程中重新析出，从而获得一种过饱和的以某种金属(如铝)为基体的α固溶体，为下一步析出时效强化做好微观组织上的准备。

为了探究不同的热处理时效工艺对金属材料的性能的影响，一般会在热处理时效(比如蠕变时效工艺)之前对金属材料进行固溶热处理，使金属材料处于淬火状态(材料的基本状态)；而为了探究脉冲电流对金属构件固溶热处理的影响，在固溶热处理过程中会对金属构件施加脉冲电流，再进行应力松弛时效试验，最后检测成形后构件的性能、回弹量，及残余应力等，进而验证对在固溶热处理中施加脉冲电流的金属构件是否更容易成形，回弹量小，残余应力低等作用(即脉冲电流对材料微观结构，比如溶质原子的溶解度，扩散速度，位错、空位的运动等的影响，进而体现在材料的宏观性能上)，现有技术中并没有关于电脉冲辅助金属构件固溶热处理装置的公开资料，而现有技术中可用于固溶热处理的高温炉并不是为电脉冲辅助金属构件固溶热处理设计的，现有的高温炉并不会考虑金属构件与高温炉炉体之间的缘绝问题以及如何将导电线引进高温炉中的问题；因此，现有的高温炉不能直接用于电脉冲辅助金属构件固溶热处理，现有技术中需要一种简单方便的用于电脉冲辅助金属构件固溶热处理的装置，以便于探究脉冲电流对金属构件固溶热处理的影响。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于脉冲电流辅助金属构件固溶热处理的装置，以解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于脉冲电流辅助金属构件固溶热处理的装置，包括高温固溶炉1、支架2与承载架3，所述支架设置在高温固溶炉的炉膛内，所述承载架用于承载金属构件，承载架包括框架30与绝缘杆4，框架的中心区域设置为镂空结构，框架的一对平行框边内侧壁分别设有顶面低于框条顶面的凸边31，所述绝缘杆为设置在框架内的两根，绝缘杆的两端分别由两凸边支撑，两根绝缘杆顶面上均固定有导电块5，两导电块分别连接脉冲电源6的正负两极，金属构件7的两端搭在两根绝缘杆所对应的导电块上而实现与脉冲电源的连接，两根绝缘杆均可在凸边上移动位置而实现两根绝缘杆之间的距离的改变，从而适应不同尺寸或结构的金属构件。

进一步的，所述绝缘杆的横截面呈L形，绝缘杆包括竖向设置的用于挡住金属构件的挡边一41及与挡边一垂直的用于放置导电块的支撑部42，支撑部的顶面设置有与导电块外轮廓匹配的定位凹槽43，导电块5嵌设在定位凹槽内，嵌设在定位凹槽内的导电块顶面高于支撑部顶面或与支撑部顶面齐平。

优选的，所述导电块呈T型结构，所述定位凹槽也为与导电块匹配的T型结构，T型结构的定位凹槽靠近框架中心区域的一侧为宽端，另一侧为窄端，定位凹槽的窄端与宽端均为延伸至绝缘杆边缘的开放式结构，所述导电块的窄端经定位凹槽的窄端伸出绝缘杆远离框架中心区域的一侧外，导电块窄端伸出至绝缘杆外的部位设置有用于安装接线螺丝51的安装孔52，所述接线螺丝伸出安装孔外的部分可被挡边一挡住而防止导电块从定位凹槽脱出。

进一步的，所述支架2支撑在框架安装有凸边的两平行框条的底部。

进一步的，所述支架2与其所支撑的框条之间设置有减小取放承载架时的阻力的滑动部件或滚动部件。

优选的，所述支架2用于支撑框条的顶面设置有限位槽21，限位槽内排列设置有若干滚轮22，所述框架30对应限位槽的位置设置有滑槽32，所述限位槽两端封闭，以防止滚轮脱出限位槽，所述滑槽先进入高温固溶炉1的一端开口，另一端封闭，以便于滚轮进出滑槽，滚轮的下部设置在限位槽内，其余部分外露，滚轮外露的部分用于与滑槽滚动匹配而对整个承载架起滚动支撑作用，减少取放承载架时的阻力。

进一步优选的，所述支架设置为两个对称布置的支脚20，两个支脚分别支撑两条设置有凸边的框条，两个支脚顶面各设有一条所述限位槽，两个支脚于所述限位槽的外侧均设有用于挡住框架侧壁而对框架进行限位的挡边二201。

优选的，所述支脚呈L型结构，L型结构的支脚上端为窄端，所述限位槽设置在支脚窄端顶面，L型结构的支脚下端为宽端并与高温固溶炉炉膛底壁固连。

进一步的，所述框架与绝缘杆相对的框条内侧表面对应导电块窄端的位置设置有绝缘片33，绝缘片用于使导电块与框架保持绝缘，防止漏电现象的发生。

优选的，所述绝缘杆与绝缘片的材质均采用陶瓷，所述导电块的材质采用铜。

优选的，所述承载架的框架对应炉门一侧的外壁安装有便于拔插承载架的手把8。

进一步的，所述框架内设有两条供导线9穿过的孔道34，两条孔道分别从框架对应炉门一侧的外壁通至两块导电块的窄端位置。

进一步的，所述高温固溶炉的炉门11对应承载架的位置设置有从炉膛内通至炉膛外的通孔12，通孔的尺寸设置为刚好可以供承载架经通孔从炉膛内拉出，通孔内嵌设有可拔插的炉塞13，关上炉门后，炉塞插入通孔时可将高温固溶炉封闭而便于高温固溶炉内升温；炉塞拔出通孔时，可将承载架从通孔插入炉膛内，并在完成固溶后快速拔出而便于进行下一道工艺(如淬火)，插入炉膛内的承载架末端仍留置于通孔内并构成炉门的一部分而将炉门封闭。

本发明至少具有以下有益效果：

本发明利用脉冲电源、导线、导电块和金属构件构成了闭合的脉冲电流回路，将脉冲电流引入金属构件固溶热处理过程中，以用来研究在金属构件固溶热处理过程中，脉冲电流对材料微观结构(比如溶质原子的溶解度，扩散速度，空位，位错的运动等)的影响，以及能否促进难溶溶质原子的溶解，进而在宏观上体现构件是否更容易成形、成形后回弹量小、残余应力低等好处；通过将导电块镶嵌在L型的绝缘杆内，使导电块与承载架及高温固溶炉炉体保持绝缘，使高温炉符合了脉冲电流辅助金属构件固溶热处理的条件，简单方便又可靠，成本低廉，本发明中，用于承载金属构件的框架中心区域设置成镂空结构，一方面使得在固溶热处理过程中，金属构件的上、下面受热均匀，达到更好的固溶效果；另一方面可适应各种不同结构的金属构件，如中间部位向下凸出的金属构件，应用范围广。

由于构件成形的模具不同以及材料的多少问题，可根据具体的情况来确定试验构件的尺寸，因此试验构件的尺寸是变化的；本发明中导电块镶嵌在L型绝缘杆内，一对绝缘杆放置在带凸边的框架内，可根据金属构件的长度调节一对绝缘杆之间的距离，使得金属构件的两端刚好和导电块充分接触。

本发明中，承载架与支架之间设置了滚动的滚轮，支架上设置有对承载架进行限位的挡边(即挡边二)，承载架拔插相当简单方便，速度快，省时省力，节约了很多时间。另一方面，在高温炉温度达到构件固溶温度后，可不用打开炉门使炉内热量过度散失，只需拔出炉塞，将装配好的抽屉结构立即插进炉膛，打开脉冲电源，即开始试验；由于结构设计的巧妙，使得在放进抽屉结构时，速度快，炉膛内温度变化小，提高了试验的可靠性与准确性。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

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

图1是本发明优选实施例的用于脉冲电流辅助金属构件固溶热处理的装置整体结构图一(炉门关闭)；

图2是本发明优选实施例的用于脉冲电流辅助金属构件固溶热处理的装置整体结构图二(炉门打开)；

图3是本发明优选实施例的用于脉冲电流辅助金属构件固溶热处理的装置整体结构图三(炉门打开且承载架未示出)；

图4是本发明优选实施例的承载架立体结构图；

图5是本发明优选实施例的俯视方向的框架立体结构图；

图6是本发明优选实施例的仰视方向的框架立体结构图；

图7是本发明优选实施例的绝缘杆与导电块装配效果图；

图8是本发明优选实施例的绝缘杆立体结构图；

图9是本发明优选实施例的导电块立体结构图；

图中：1-高温固溶炉，11-炉门，12-通孔，13-炉塞，2-支架，20-支脚，201-挡边二，21-限位槽，22-滚轮，3-承载架，30-框架，31-凸边，32-滑槽，33-绝缘片，34-孔道，4-绝缘杆，41-挡边一，42-支撑部，43-定位凹槽，5-导电块，51-接线螺丝，52-安装孔，6-脉冲电源，7-金属构件，8-手把，9-导线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1～图9，一种用于脉冲电流辅助金属构件固溶热处理的装置，包括高温固溶炉1、支架2与承载架，支架设置在高温固溶炉的炉膛内，承载架用于承载金属构件，承载架包括框架30与绝缘杆4，框架的中心区域设置为镂空结构，框架的一对平行框边内侧壁分别设有顶面低于框条顶面的凸边31，绝缘杆为平行设置在框架内的两根，绝缘杆的两端分别由两凸边支撑，两根绝缘杆顶面上均固定有导电块5，两导电块分别连接脉冲电源6的正负两极，金属构件7的两端搭在两根绝缘杆所对应的导电块上而实现与脉冲电源的连接，两根绝缘杆均可在凸边上移动位置而实现两根绝缘杆之间的距离的改变，从而适应不同尺寸或结构的金属构件(本实施例中，金属构件7为一块平面铝合金板材)。

本实施例中，绝缘杆的横截面呈L形，绝缘杆包括竖向设置的用于挡住金属构件的挡边一41及与挡边一垂直的用于放置导电块的支撑部42，支撑部的顶面设置有与导电块外轮廓匹配的定位凹槽43，导电块5嵌设在定位凹槽内，嵌设在定位凹槽内的导电块顶面与支撑部顶面齐平。

本实施例中，导电块呈T型结构，定位凹槽也为与导电块匹配的T型结构，T型结构的定位凹槽靠近框架中心区域的一侧为宽端，另一侧为窄端，定位凹槽的窄端与宽端均为延伸至绝缘杆边缘的开放式结构，导电块的窄端经定位凹槽的窄端伸出绝缘杆远离框架中心区域的一侧外，导电块窄端伸出至绝缘杆外的部位设置有用于安装接线螺丝51的安装孔52，接线螺丝一方面可用于连接导线9，另一方面还能被挡边一挡住而防止导电块从定位凹槽脱出。

本实施例中，支架2支撑在框架安装有凸边的两平行框条的底部，其中，安装有凸边的两条平行框条为与炉门垂直的两条框条。

本实施例中，支架2与其所支撑的框条之间设置有减小取放承载架时的阻力的滚动部件。支架2用于支撑框条的顶面设置有限位槽21，限位槽的长度方向与炉门垂直，限位槽内排列设置有若干滚轮22，框架30对应限位槽的位置设置有滑槽32，限位槽长度方向两端封闭，以防止滚轮脱出限位槽，滑槽先进入高温固溶炉1的一端开口，另一端封闭，以便于滚轮进出滑槽，且在滑槽进入高温固溶炉的行程末端时，滚轮不会脱出滑槽，滚轮的下半部设置在限位槽内，上半部分外露，滚轮外露的部分的高度大于或等于滑槽的深度，滚轮外露的部分用于与滑槽滚动匹配而对整个承载架起滚动支撑作用，减少取放承载架时的阻力。

本实施例中，支架设置为两个对称布置的支脚20，两个支脚分别支撑两条设置有凸边的框条，两个支脚顶面各设有一条限位槽，两个支脚于限位槽的外侧均设有用于挡住框架侧壁而对框架进行限位的挡边二201。

本实施例中，支脚呈L型结构，L型结构的支脚上端为窄端，限位槽设置在支脚窄端顶面，L型结构的支脚下端为宽端并与高温固溶炉炉膛底壁固连。

本实施例中，框架与绝缘杆相对的框条内侧表面对应导电块窄端的位置设置有绝缘片33，绝缘片用于使导电块与框架保持绝缘，防止漏电现象的发生。

本实施例中，绝缘杆与绝缘片的材质均采用陶瓷，导电块的材质采用铜。

本实施例中，承载架的框架对应炉门一侧的外壁安装有便于拔插承载架的手把8。

本实施例中，框架内设有两条供导线9穿过的孔道34，两条孔道分别从框架对应炉门一侧的外壁通至两块导电块的窄端位置。

本实施例中，高温固溶炉的炉门11对应承载架的位置设置有从炉膛内通至炉膛外的通孔12，通孔的尺寸设置为刚好可以供承载架经通孔从炉膛内拉出，通孔内嵌设有可拔插的炉塞13，关上炉门后，炉塞插入通孔时可将高温固溶炉封闭而便于高温固溶炉内部升温；炉塞拔出通孔时，可将承载架从通孔插入炉膛内，并在完成固溶后快速拔出而便于进行下一道工艺(如淬火)，插入炉膛内的承载架末端仍留置于通孔内并构成炉门的一部分而将炉门封闭。

本实施例的操作步骤大致如下：

取出承载架，将炉门关闭，启动高温固溶炉的升温系统，同时将所需试验的金属构件安装在承载架内的两导电块上，达到所需的固溶温度后，拔出炉塞，将承载架经通孔插入炉膛，打开脉冲电源，即可开始试验，试验完成后，可快速拔出承载架对金属构件进行淬火等其他工艺，简单方便，快捷可靠。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。

Claims (10)

1.一种用于脉冲电流辅助金属构件固溶热处理的装置，其特征在于，包括高温固溶炉(1)、支架(2)与承载架(3)，所述支架设置在高温固溶炉的炉膛内，所述承载架用于承载金属构件，承载架包括框架(30)与绝缘杆(4)，框架的中心区域设置为镂空结构，框架的一对平行框边内侧壁分别设有顶面低于框条顶面的凸边(31)，所述绝缘杆为设置在框架内的两根，绝缘杆的两端分别由两凸边支撑，两根绝缘杆顶面上均固定有导电块(5)，两导电块分别连接脉冲电源(6)的正负两极，金属构件7的两端搭在两根绝缘杆所对应的导电块上而实现与脉冲电源的连接，两根绝缘杆均可在凸边上移动位置而实现两根绝缘杆之间的距离的改变，从而适应不同尺寸或结构的金属构件。

2.根据权利要求1所述的一种用于脉冲电流辅助金属构件固溶热处理的装置，其特征在于，所述绝缘杆的横截面呈L形，绝缘杆包括竖向设置的用于挡住金属构件的挡边一(41)及与挡边一垂直的用于放置导电块的支撑部(42)，支撑部的顶面设置有与导电块外轮廓匹配的定位凹槽(43)，导电块(5)嵌设在定位凹槽内，嵌设在定位凹槽内的导电块顶面高于支撑部顶面或与支撑部顶面齐平。

3.根据权利要求2所述的一种用于脉冲电流辅助金属构件固溶热处理的装置，其特征在于，所述导电块呈T型结构，所述定位凹槽也为与导电块匹配的T型结构，T型结构的定位凹槽靠近框架中心区域的一侧为宽端，另一侧为窄端，定位凹槽的窄端与宽端均为延伸至绝缘杆边缘的开放式结构，所述导电块的窄端经定位凹槽的窄端伸出绝缘杆远离框架中心区域的一侧外，导电块窄端伸出至绝缘杆外的部位设置有用于安装接线螺丝(51)的安装孔(52)，所述接线螺丝伸出安装孔外的部分可被挡边一挡住而防止导电块从定位凹槽脱出。

4.根据权利要求1所述的一种用于脉冲电流辅助金属构件固溶热处理的装置，其特征在于，所述支架(2)支撑在框架安装有凸边的两平行框条的底部，所述支架(2)与其所支撑的框条之间设置有减小取放承载架时的阻力的滑动部件或滚动部件。

5.根据权利要求4所述的一种用于脉冲电流辅助金属构件固溶热处理的装置，其特征在于，所述支架(2)用于支撑框条的顶面设置有限位槽(21)，限位槽内排列设置有若干滚轮(22)，所述框架(30)对应限位槽的位置设置有滑槽(32)，所述限位槽两端封闭，以防止滚轮脱出限位槽，所述滑槽先进入高温固溶炉(1)的一端开口，另一端封闭，以便于滚轮进出滑槽，滚轮的下部设置在限位槽内，其余部分外露，滚轮外露的部分用于与滑槽滚动匹配而对整个承载架起滚动支撑作用，减少取放承载架时的阻力。

6.根据权利要求5所述的一种用于脉冲电流辅助金属构件固溶热处理的装置，其特征在于，所述支架设置为两个对称布置的支脚(20)，两个支脚分别支撑两条设置有凸边的框条，两个支脚顶面各设有一条所述限位槽，两个支脚于所述限位槽的外侧均设有用于挡住框架侧壁而对框架进行限位的挡边二(201)；

所述支脚呈L型结构，L型结构的支脚上端为窄端，所述限位槽设置在支脚窄端顶面，L型结构的支脚下端为宽端并与高温固溶炉炉膛底壁固连。

7.根据权利要求3所述的一种用于脉冲电流辅助金属构件固溶热处理的装置，其特征在于，所述框架与绝缘杆相对的框条内侧表面对应导电块窄端的位置设置有绝缘片(33)，绝缘片用于使导电块与框架保持绝缘，防止漏电现象的发生。

8.根据权利要求7所述的一种用于脉冲电流辅助金属构件固溶热处理的装置，其特征在于，所述绝缘杆与绝缘片的材质均采用陶瓷，所述导电块的材质采用铜。

9.根据权利要求3所述的一种用于脉冲电流辅助金属构件固溶热处理的装置，其特征在于，所述框架内设有两条供导线(9)穿过的孔道(34)，两条孔道分别从框架对应炉门一侧的外壁通至两块导电块的窄端位置。

10.根据权利要求1～9中任意一项所述的一种用于脉冲电流辅助金属构件固溶热处理的装置，其特征在于，所述高温固溶炉的炉门(11)对应承载架的位置设置有从炉膛内通至炉膛外的通孔(12)，通孔的尺寸设置为刚好可以供承载架经通孔从炉膛内拉出，通孔内嵌设有可拔插的炉塞(13)，关上炉门后，炉塞插入通孔时可将高温固溶炉封闭而便于高温固溶炉内升温；炉塞拔出通孔时，可将承载架从通孔插入炉膛内，并在完成固溶后快速拔出而便于进行下一道工艺，插入炉膛内的承载架末端仍留置于通孔内并构成炉门的一部分而将炉门封闭，所述承载架的框架对应炉门一侧的外壁安装有便于拔插承载架的手把(8)。