CN108342559A

CN108342559A - 一种用于板材及棒材的热处理方法

Info

Publication number: CN108342559A
Application number: CN201810139642.8A
Authority: CN
Inventors: 郑英; 薛慧
Original assignee: Hunan Naite Mstar Technology Ltd
Current assignee: Hunan Naite Mstar Technology Ltd
Priority date: 2018-02-11
Filing date: 2018-02-11
Publication date: 2018-07-31

Abstract

本发明公开了一种用于板材及棒材的热处理方法，a.工件的两端分别与第一牵引装置、第二牵引装置连接进入加热区；第一牵引装置对工件其中一端施加第一拉伸力F1；第二牵引装置对工件的另一端施加第二拉伸力F2；第一拉伸力F1和第二拉伸力F2的施力方向相反；b.保持施加第一拉伸力F1和第二拉伸力F2的情况下，加热区将工件加热至预定温度并且保温一段时间；d.工件冷却。本发明的一种用于板材及棒材的热处理方法，具有变形小，低内应力并且自行矫正弯曲等优点。

Description

一种用于板材及棒材的热处理方法

技术领域

本发明涉及一种热处理工艺，尤其涉及一种用于板材及棒材的热处理方法。

背景技术

在热处理领域，工件在加热区内加热时，板料或线条状工件通常在加热区内采用辊底炉或气垫炉进行加热。当温度升高到一定值后，工件材料的强度已迅速下降，此时有两种影响使得加热后的工件出现热变形。

如附图1所示，由于辊底炉内的辊是间断布置的，工件在加热区内的支撑点间有一定的距离，例如A区间中，工件在两根辊间就会因自身重力作用下产生弯曲，这一变形在降温后将不可恢复。如附图1所示，工件在加热区内加热时，各支撑点间的工件长度将动态的在升温的过程中伸长，(以铝合金板材在500mm辊距的辊底炉加热为例，温度升高500度，热伸长系数为500时，则在一个辊距间的伸长量可达6.25mm)，并且，工件将与各支撑点间产生摩擦，由于热态下通常摩擦力都较大，两端的的热伸长由于未受到来自支撑点的摩擦力抑制可以正常伸长，而中间部分例如B区域中的工件，两端同时受到支撑点的摩擦力抑制以及来自相邻区域的工件部分挤压，热伸长的伸长量不能有效的释放，则极易导致工件在此区域的变形产生，特别是当工件板较薄时，这一现象极易发生。另外，对于线或条状工件也是如此。使得生产出的产品带有波浪纹或弯曲的质量问题。而在此变形的基础上，矫正后的工件定然会具有内应力，影响产品的品质。

发明内容

本发明旨在解决上述所提及的技术问题，提供一种变形小并且低内应力的用于板材及棒材的热处理方法。

本发明是通过以下的技术方案实现的：

一种用于板材及棒材的热处理方法，包括以下步骤：

a.工件的两端分别与第一牵引装置、第二牵引装置连接进入加热区；第一牵引装置对工件其中一端施加第一拉伸力F1；第二牵引装置对工件的另一端施加第二拉伸力F2；第一拉伸力F1和第二拉伸力F2的施力方向相反；

b.保持施加第一拉伸力F1和第二拉伸力F2的情况下，加热区将工件加热至预定温度并且保温一段时间；

d.工件冷却。

优选的，在步骤b和步骤d之间还包括步骤c：第一牵引装置对工件其中一端施加第三拉伸力F3；第二牵引装置对工件的另一端施加第四拉伸力F4；第三拉伸力F3和第四拉伸力F4的施力方向相反，工件进入淬火区，完成带张力淬火过程。

优选的，步骤d中：工件从其中一端往另一端进行均匀的淬火。

优选的，步骤d中：第三拉伸力F3以及第四拉伸力F4的大小为X％σ；其中σ为工件的材质在对应加热温度时的屈服强度，X与材质有关，工件为铝及铝合金时，X＝1～35％，工件为镁合金时，X＝1～30％，工件为钢铁及钢铁合金时，X＝1～45％。

优选的，步骤a中：第一拉伸力F1以及第二拉伸力F2为变量，其大小为X％σ；其中σ为工件的材质在对应加热温度时的屈服强度，X与材质有关，工件为铝及铝合金时，X＝1～35％，工件为镁合金时，X＝1～30％，工件为钢铁及钢铁合金时，X＝1～45％。

优选的，步骤b中：控制第一拉伸力F1和第二拉伸力F2的大小，使得工件在加热区内往复移动。

优选的，步骤b中：工件往复移动的速度为10～1500mm/min。

优选的，步骤d中：工件100进入冷却区3进行冷却，第一牵引装置对工件其中一端施加第五拉伸力F5；第二牵引装置对工件的另一端施加第六拉伸力F6；第五拉伸力F5与第六拉伸力F6等大反向；工件在第五拉伸力F5以及第六拉伸力F6作用下冷却。

优选的，步骤d中：第五拉伸力F5以及第六拉伸力F6的大小为1～35％σ；其中σ为工件的材质在对应加热温度时的屈服强度。

有益效果是：

与现有技术相比，一种用于板材及棒材的热处理方法通过在工件的两端分别设置第一牵引装置以及第二牵引装置，在加热区进行加热的同时对工件施加微张力，通过微张力抵消重力的影响，同时由于具有微张力，在工件发生热伸长时，第一牵引装置以及第二牵引装置通过适当的调节距离保正工件的正常伸展，防止因支撑点摩擦抑制带来的弯曲变形，使得产品的质量更佳。

附图说明

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明，其中：

图1为现有技术加热过程的变形示意图；

图2为工件在加热区受力示意图；

图3为工件在热处理过程中的受力示意图。

具体实施方式

一种用于板材及棒材的热处理方法，包括以下步骤：

a.工件的两端分别与第一牵引装置、第二牵引装置连接进入加热区1；第一牵引装置对工件其中一端施加第一拉伸力F1；第二牵引装置对工件的另一端施加第二拉伸力F2；第一拉伸力F1和第二拉伸力F2的施力方向相反；

b.保持施加第一拉伸力F1和第二拉伸力F2的情况下，加热区1将工件加热至预定温度并且保温一段时间，完成带张力加热的过程；

d.工件冷却。

工件可为板形或长条形。工件的材料可以是常见的铝合金、镁合金或钢铁合金。沿工件较大长度方向的两端分别与第一牵引装置、第二牵引装置以及第二牵引装置连接。工件的两端可以设置凸起、凹部或者通孔便于第一牵引装置和第二牵引装置抓取。同时第一牵引装置和第二牵引装置也可以设置仿形的爪极以增强抓取力。如图1所示，工件在加热区1进行加热以及保温过程中厚度方向容易因为重力以及工装设备的摩擦力发生弯曲变形。如图2所示，此时在工件上施加第一拉伸力F1以及第二拉伸力F2，加热时抵消这两类力，从而防止工件变形，最终在冷却后得到变形小、初始内应力低的工件以供后续加工。第一拉伸力F1以及第二拉伸力F2为变量，其大小均为1～35％σ；其中σ为工件的材质在对应加热温度时的屈服强度。各种合金性质不一，因此其屈服强度取值范围有所差异，不能取值过大会导致高温下工件变形，也不能取值过小无法取得相应的效果，通过大量的实验观察，铝合金适宜取值1％～35％，如7075铝合金固溶淬火，加热温度460～465℃，在此温度下材料的σ(有的材料不明显，采用σ0.2，本处统一以σ替代)为20Mpa，张应力取1.5～1.6Mpa，相当于7.5～8％σ，固溶淬火后工件在张力方向上的长度基本上保持不变；若在同样条件下进行固溶淬火，张应力为6.8～7Mpa，相当于34～35％σ，6000mm长的板料在固溶淬火后长度变为6006mm，长度增加了0.1％，因此在微张力的作用下，板料已经产生塑性变形，所以张应力应以不大于35％为宜。同样的实验，镁合金适宜取值1～30％，钢铁合金适宜取值1～45％，可满足常规的加工要求。在这种设计下，既能有效的通过第一拉伸力F1以及第二拉伸力F2张紧工件防止变形，也不会导致工件因为第一拉伸力F1以及第二拉伸力F2出现不必要的热伸长。同时，第一拉伸力F1以及第二拉伸力F2可随着工件温度的变化而变化，以适应不同温度下的屈服强度，使得带张力的加热过程可控。

完成上述的带张力加热以及保温等内容后，维持第一拉伸力F1以及第二拉伸力F2的情况下，工件冷却，得到所需要的内应力小且变形小的工件。

较佳的实施方式，一些合金的热处理除了加热保温以及冷却外可能还涉及到淬火以改变相应的性能。可在步骤b和步骤d之间还包括步骤c：第一牵引装置对工件其中一端施加第三拉伸力F3；如图3所示，第二牵引装置对工件的另一端施加第四拉伸力F4；第三拉伸力F3和第四拉伸力F4的施力方向相反，工件进入淬火区2，较佳的实施方式，工件从其中一端往另一端进行均匀的淬火，完成带张力淬火过程。防止在淬火过程中，因为冷却导致的形变，从而得到平直的工件。

较佳的实施方式，步骤d中：第三拉伸力F3以及第四拉伸力F4的大小X％σ；其中σ为工件100的材质在对应加热温度时的屈服强度，X与材质有关，工件100为铝及铝合金时，X＝1～35％，工件100为镁合金时，X＝1～30％，工件100为钢铁及钢铁合金时，X＝1～45％。既能有效的通过第三拉伸力F3以及第四拉伸力F4张紧工件防止变形，也不会导致工件因为第三拉伸力F3以及第四拉伸力F4出现不必要的热伸长。由于淬火是一个温度快速变换的过程，因此，第三拉伸力F3以及第四拉伸力F4可由计算机预先设定好变化曲线通过第一牵引装置以及第二牵引装置施放，适应不同温度下的屈服强度，使得带张力的淬火过程可控。

较佳的实施方式，步骤b中：控制第一拉伸力F1和第二拉伸力F2的大小，使得工件在加热区1内往复移动，具体的，工件往复移动的速度可为10～1500mm/min，具体视装置大小、工件尺寸以及加热程度而定，使得加热效果均匀。

较佳的实施方式，对于铝合金以及镁合金这一类需要固熔强化加拉升工艺来说，在步骤d中：工件100进入冷却区3进行冷却，第一牵引装置对工件其中一端施加第五拉伸力F5；第二牵引装置对工件的另一端施加第六拉伸力F6；第五拉伸力F5与第六拉伸力F6等大反向；工件在第五拉伸力F5以及第六拉伸力F6作用下冷却。保证在冷却的过程中张力仍然存在。第五拉伸力F5以及第六拉伸力F6的大小为X％σ；其中σ为工件100的材质在对应加热温度时的屈服强度，X与材质有关，工件100为铝及铝合金时，X＝1～35％，工件100为镁合金时，X＝1～30％，工件100为钢铁及钢铁合金时，X＝1～45％。既能有效的通过第五拉伸力F5以及第六拉伸力F6张紧工件防止冷却变形，也不会导致工件因为第五拉伸力F5以及第六拉伸力F6出现不必要的拉伸变形。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种用于板材及棒材的热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.工件(100)的两端分别与第一牵引装置、第二牵引装置连接进入加热区(1)；所述第一牵引装置对所述工件(100)其中一端施加第一拉伸力F1；所述第二牵引装置对所述工件(100)的另一端施加第二拉伸力F2；所述第一拉伸力F1和所述第二拉伸力F2的施力方向相反；

b.保持施加第一拉伸力F1和第二拉伸力F2的情况下，所述加热区(1)将所述工件(100)加热至预定温度并且保温一段时间；

d.工件(100)冷却。

2.根据权利要求1所述的用于板材及棒材的热处理方法，其特征在于，在步骤b和步骤d之间还包括步骤c：所述第一牵引装置对所述工件(100)其中一端施加第三拉伸力F3；所述第二牵引装置对所述工件(100)的另一端施加第四拉伸力F4；所述第三拉伸力F3和所述第四拉伸力F4的施力方向相反，所述工件(100)进入淬火区(2)，完成带张力淬火过程。

3.根据权利要求2所述的用于板材及棒材的热处理方法，其特征在于，步骤d中：所述工件(100)从其中一端往另一端进行均匀的淬火。

4.根据权利要求2所述的用于板材及棒材的热处理方法，其特征在于，步骤d中：所述第三拉伸力F3以及第四拉伸力F4的大小为X％σ；其中σ为所述工件(100)的材质在对应加热温度时的屈服强度，X与材质有关，所述工件(100)为铝及铝合金时，X＝1～35％，所述工件(100)为镁合金时，X＝1～30％，所述工件(100)为钢铁及钢铁合金时，X＝1～45％。

5.根据权利要求1至4任一项所述的用于板材及棒材的热处理方法，其特征在于，步骤a中：所述第一拉伸力F1以及第二拉伸力F2为变量，其大小为X％σ；其中σ为所述工件(100)的材质在对应加热温度时的屈服强度，X与材质有关，所述工件(100)为铝及铝合金时，X＝1～35％，所述工件(100)为镁合金时，X＝1～30％，所述工件(100)为钢铁及钢铁合金时，X＝1～45％。

6.根据权利要求1至4任一项所述的用于板材及棒材的热处理方法，其特征在于，步骤b中：控制所述第一拉伸力F1和所述第二拉伸力F2的大小，使得所述工件(100)在所述加热区(1)内往复移动。

7.根据权利要求6所述的用于板材及棒材的热处理方法，其特征在于，步骤b中：所述工件(100)往复移动的速度为10～1500mm/min。

8.根据权利要求1至4任一项所述的用于板材及棒材的热处理方法，其特征在于，步骤d中：所述工件(100)进入冷却区(3)进行冷却，所述第一牵引装置对所述工件(100)其中一端施加第五拉伸力F5；所述第二牵引装置对所述工件(100)的另一端施加第六拉伸力F6；所述第五拉伸力F5与所述第六拉伸力F6等大反向；所述工件(100)在所述第五拉伸力F5以及所述第六拉伸力F6作用下冷却。

9.根据权利要求8所述的用于板材及棒材的热处理方法，其特征在于，步骤d中：所述第五拉伸力F5以及第六拉伸力F6的大小为X％σ；其中σ为所述工件(100)的材质在对应加热温度时的屈服强度，X与材质有关，所述工件(100)为铝及铝合金时，X＝1～35％，所述工件(100)为镁合金时，X＝1～30％，所述工件(100)为钢铁及钢铁合金时，X＝1～45％。