CN109013924A - 辊底式铝合金热成型炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种辊底式铝合金热成型炉，热成型炉用于为即将进行热成型的铝合金板材进行加热，热成型炉包括炉体、位于炉体内用于铝合金板材加热并通过的加热通道、用于对加热通道上的铝合金板材进行加热的加热系统，加热通道位于炉体的中部，炉体内形成有位于加热通道上方的上腔室和位于加热通道下方的下腔室，加热系统包括用于提供热量的加热器、从加热通道的上方和下方将热量导流至加热通道处的导流机构；该热成型炉，通过炉体及加热系统配合的全新结构设计，炉内铝合金板材的升温速率能够达到5 K/s；以上满足铝合金板材快速批量化加热需求，进而满足了铝合金板材的快速批量自动化的成型需求。

Description

辊底式铝合金热成型炉

技术领域

本发明涉及一种辊底式铝合金热成型炉。

背景技术

目前市面上的主流汽车一般为钢铁车身，整车质量较重。在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，可以提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。实验证明，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6-8%；汽车整备质量每减少100公斤，百公里油耗可降低0.3-0.6升；汽车重量降低1%，油耗可降低0.7%。当前，由于环保和节能的需要，汽车的轻量化已成为世界汽车发展的潮流。铝合金材料密度低，约为钢铁的1/3，比强度以及比刚度较高，弹性和抗冲击性能好，同时耐腐蚀、耐磨、高导电、易加工成型、高回收再生性等，是非常理想的汽车轻量化材料。

应用于汽车行业的热成型炉基本上都是以钢铁为原料设计的，钢铁的热成型加热方式通常为热辐射，加热时间短，每批炉料4-10min即可完成加热；然而铝和钢铁的热力学性能有很大差异，如果铝合金也采用该方式加热的话至少要30min时间，生产效率低，无法实现批量生产，因此铝合金材料的加热需要设计出全新的热成型炉，以便更加有针对性的对铝合金材料进行热成型处理。

发明内容

本发明所要解决技术问题是克服现有技术的不足提供一种辊底式铝合金热成型炉。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种辊底式铝合金热成型炉，热成型炉用于为即将进行热成型的铝合金板材进行加热，热成型炉包括炉体、位于炉体内用于铝合金板材加热并通过的加热通道、用于对加热通道上的铝合金板材进行加热的加热系统，加热通道位于炉体的中部，炉体内形成有位于加热通道上方的上腔室和位于加热通道下方的下腔室，加热系统包括设于上腔室和\或下腔室内的用于提供热量的加热器、设于上腔室和\或下腔室内的用于从加热通道的上方和\或下方将热量导流至加热通道处的导流机构。

优选地，导流机构包括导流壳体、形成于导流壳体内部的导流通道、连接在导流壳体上且与导流通道连通设置的多个喷气嘴、为炉内气体能够循环流动提供动力的循环风机，喷气嘴的喷出口朝向加热通道设置。

优选地，导流通道包括相互连通的导流区和喷射区，导流区与循环风机对接，加热器设于导流区；喷射区靠近加热通道且喷气嘴与喷射区连通。循环风机不断将炉内的气体吸收后吹至导流区内，导流区的气体经喷射区后从喷气嘴中喷出至加热通道处。

优选地，导流区与喷射区沿上下方向分布且导流区的远离循环风机的一侧与喷射区的远离循环风机的一侧相连通设置，喷射区的气体流动空间自喷射区的远离循环风机的一侧至喷射区的靠近循环风机的一侧逐步减小设置。

优选地，循环风机在加热通道的延伸方向上位于炉体的中间位置，导流通道具有两组且两组导流通道分别位于循环风机的两侧。循环风机不断吸取炉内的气体，并且不断的将其吸取的气体吹至两侧的导流通道内，气体在导流通道内加热后导流至喷气嘴处喷出，如此反复循环，使炉内铝合金板材逐步加热。在一个循环风机的两侧均设置导流通道，这样的设计结构提高风机的利用效率，也为加热器设于两侧，从两侧同时加热提供结构基础，使得加热导流更加合理高效。

优选地，上腔室和下腔室均设置有导流机构，且上腔室的导流机构与下腔室的导流机构相对称设置。

优选地，设炉体沿加热通道延伸方向的长度值为a，炉体的高度值为a的7/10~9/10。

优选地，热成型炉的最大加热宽度为2000mm。

优选地，炉体内设置有带动铝合金板材从加热通道通过的辊轮组件，辊轮组件包括绕自身轴心线转动设置且沿加热通道的延伸方向依次间隔均匀分布的多根辊轮，辊轮的材质为陶瓷。铝合金板材的重量较轻，陶瓷材质的辊轮可以对其进行有效的支撑，且在炉内的高温中，陶瓷材料能够更好的避免辊轮本身因高温受热而产生的变形，从而减少辊轮损坏情况发生，降低维修成本，辊轮两端的轴承设于炉体的外部，因此，轴承不会有因高温而产生的损坏的情况发生，也便于对辊轮的更换和维修，直接在炉体外部就可以对辊轮进行拆卸维修、更换。另外，炉体内设置有辊轮断裂检测机构，当辊轮出现断裂情况，能够及时发现，并进行更换。

优选地，热成型炉加热的铝合金板材的厚度为0.8mm-3 mm。

优选地，热成型炉还包括设于导流通道内的快速冷却装置。在遇到紧急情况时，将加热器关闭，将该冷却插头启动并插入导流区，以使炉体内气体做冷却循环，从而避免铝合金板材因长时间高温而造成的材料损坏情况的发生。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明的辊底式铝合金热成型炉，通过炉体及加热系统配合的全新结构设计，该成型炉的导热机构，将热风导流后从加热通道的上方和下方喷至铝合金板材的上侧面和下侧面，炉内铝合金板材的升温速率能够达到 5 K/s以上，且通过导流机构的均匀散热，使得炉内升温的铝合金板材的温度均匀性能够小于5°C；从而使炉内铝合金板材能够快速且均匀的升温至需要温度（工艺温度范围为450-560 °C），满足铝合金板材快速批量化加热需求，满足铝合金板材的快速批量自动化的成型需求。

附图说明

附图1为本发明的热成型炉的侧向结构原理图；

其中：10、炉体；11、喷气嘴；12、加热器；13、快速冷却装置；141、扇叶；142、电机；100、铝合金板材；101、辊轮；200、地面；300、避让空间；q1、导流区；q2、喷射区。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式来对本发明的技术方案作进一步的阐述。

如图1所示，一种辊底式铝合金热成型炉，该热成型炉的最大加热宽度（即有效加热宽度）为2000mm。该热成型炉是专用于为即将进行热成型的铝合金板材100进行加热，而且其加热的铝合金板材100的厚度为0.8mm-3 mm、宽度为700-2000 mm、长度为700-3000mm；本例中，该热成型炉包括炉体10、位于炉体10内用于铝合金板材100加热并通过的加热通道、用于对加热通道上的铝合金板材100进行加热的加热系统，加热通道位于炉体10的中部，炉体10内形成有位于加热通道上方的上腔室和位于加热通道下方的下腔室，加热系统包括设于上腔室和下腔室内的用于提供热量的加热器12、设于上腔室和下腔室内的用于从加热通道的上方和下方将热量导流至加热通道处的导流机构，上腔室的导流机构与下腔室的导流机构相对称设置。

本例中，设炉体10沿加热通道延伸方向的长度值为a，炉体10的高度值为a的7/10~9/10；即，本发明的热成型炉，其炉体10的高度较高，为设置上腔室和下腔室，并在上腔室和下腔室内分别设置导流机构提供有力基础；值得注意的是，本发明的辊底式铝合金热成型炉，由于设置有容纳导流机构的下腔室，使得加热通道相对炉底部的距离较远，因此在安置该热成型炉时，需要在地面200挖出避让炉体10下部分的避让空间300，使得加热通道相对地面200的高度不至于过高，以便于铝合金板材100进出炉体10。此外，因该热成型炉能够在上下两个方向同时对铝合金板材100进行吹气加热（上下共设置四组加热器12），使得炉内温度升温较快，满足了铝合金板材100快速升温的要求，因而热成型炉沿加热通道延伸方向的长度不至于过长，因此，炉体10所占用的平面空间不大。

具体的，导流机构包括导流壳体、形成于导流壳体内部的导流通道、连接在导流壳体上且与导流通道连通设置的多个喷气嘴11、为炉内气体能够循环流动提供动力的循环风机（循环风机包括扇叶141和为扇叶141转动提供动力的电机142），喷气嘴11的喷出口朝向加热通道设置（上腔室的多个喷气嘴11的喷出口均处于同一平面上，同样，下腔室的多个喷气嘴11的喷出口也处于同一平面上）。该导流通道包括相互连通的导流区q1和喷射区q2，导流区q1与循环风机对接，加热器12设于导流区q1；喷射区q2靠近加热通道且喷气嘴11与喷射区q2连通；导流区q1与喷射区q2沿上下方向分布且导流区q1的远离循环风机的一侧与喷射区q2的远离循环风机的一侧相连通设置，循环风机不断将炉内的气体吸收后吹至导流区q1内，导流区q1的气体经喷射区q2后从喷气嘴11中喷出至加热通道处；热气从导流区q1进入喷射区q2后在近端的压力够大，但到喷射区q2的远端时，气量逐步减少，为保证热气从远端处的喷气嘴11顺利喷出，需要喷射区q2的远端保持有足够的气压，因此，将喷射区q2的气体流动空间自喷射区q2的远离循环风机的一侧至喷射区q2的靠近循环风机的一侧逐步减小设置。

本例中，循环风机在加热通道的延伸方向上位于炉体10的中间位置，导流通道具有两组且两组导流通道分别位于循环风机的两侧。循环风机不断吸取炉内的气体，并且不断的将其吸取的气体吹至两侧的导流通道内，气体在导流通道内加热后导流至喷气嘴11处喷出，如此反复循环，使炉内铝合金板材100逐步加热。在一个循环风机的两侧均设置导流通道，这样的设计结构提高风机的利用效率，也为加热器12设于两侧，从两侧同时加热提供结构基础，使得加热导流更加合理高效。

此外，炉体10内设置有带动铝合金板材100从加热通道通过的辊轮101组件，辊轮101组件包括绕自身轴心线转动设置且沿加热通道的延伸方向依次间隔均匀分布的多根辊轮101，辊轮101的材质为陶瓷。铝合金板材100的重量较轻，陶瓷材质的辊轮101可以对其进行有效的支撑，且在炉内的高温中，陶瓷材料能够更好的避免辊轮101本身因高温受热而产生的变形，从而减少辊轮101损坏情况发生，降低维修成本，本例中，辊轮101两端的轴承设于炉体10的外部，因此，轴承不会有因高温而产生的损坏的情况发生，也便于对辊轮101的更换和维修，直接在炉体10外部就可以对辊轮101进行拆卸维修、更换。本例中，炉体10内设置有辊轮101断裂检测机构，当辊轮101出现断裂情况，能够及时发现，并进行更换。

本例中，热成型炉还包括设于导流通道内的快速冷却装置13（快速冷却插头）。在遇到紧急情况时，将加热器12关闭，将该冷却插头启动并插入导流区q1，以使炉体10内气体做冷却循环，从而避免铝合金板材100因长时间高温而造成的材料损坏情况的发生。

该热成型炉加热处理铝合金板材100的情况：加热之前将成卷的铝合金材料，进行切断，形成板材（切成需要的大小），然后通过机械手抓至成型炉入口处的上料装置的辊道上，之后铝合金板材100被上料装置的辊道输送至炉体10内，在一批的次铝合金板材100进入炉体10内时，炉体10入口和出口处的炉门关闭上，加热器12及循环风机启动，铝合金板材100开始受热直至450-560 °C，之后炉门开启，加热后的铝合金板材100通过机械手，在10秒内被抓至成型装置（包括压机及其上设置的水冷成型模具）的成型腔中进行成型和淬火，得到优质的产品。

综上，本发明的辊底式铝合金热成型炉，通过炉体及加热系统配合的全新结构设计，该成型炉的导热机构，将热风导流后从加热通道的上方和下方喷至铝合金板材的上侧面和下侧面，炉内铝合金板材的升温速率能够达到 5 K/s以上，且通过导流机构的均匀散热，使得炉内升温的铝合金板材的温度均匀性能够小于5°C；从而使炉内铝合金板材能够快速且均匀的升温至需要温度，铝合金板材仅需2分钟即可达到需要的温度（工艺温度范围为450-560 °C），满足铝合金板材快速批量化加热需求，进而满足了铝合金板材的快速批量自动化的成型需求。

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，且本发明不限于上述的实施例，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种辊底式铝合金热成型炉，其特征在于：所述热成型炉用于为即将进行热成型的铝合金板材进行加热，所述热成型炉包括炉体、位于所述炉体内用于所述铝合金板材加热并通过的加热通道、用于对所述加热通道上的所述铝合金板材进行加热的加热系统，所述加热通道位于所述炉体的中部，所述炉体内形成有位于所述加热通道上方的上腔室和位于所述加热通道下方的下腔室，所述加热系统包括设于所述上腔室和\或下腔室内的用于提供热量的加热器、设于所述上腔室和\或下腔室内的用于从加热通道的上方和\或下方将热量导流至所述加热通道处的导流机构。

2.根据权利要求1所述的辊底式铝合金热成型炉，其特征在于：所述导流机构包括导流壳体、形成于所述导流壳体内部的导流通道、连接在所述导流壳体上且与所述导流通道连通设置的多个喷气嘴、为炉内气体能够循环流动提供动力的循环风机，所述喷气嘴的喷出口朝向所述加热通道设置。

3.根据权利要求2所述的辊底式铝合金热成型炉，其特征在于：所述导流通道包括相互连通的导流区和喷射区，所述导流区与所述循环风机对接，所述加热器设于所述导流区；所述喷射区靠近所述加热通道且所述喷气嘴与所述喷射区连通。

4.根据权利要求3所述的辊底式铝合金热成型炉，其特征在于：所述导流区与所述喷射区沿上下方向分布且所述导流区的远离所述循环风机的一侧与所述喷射区的远离所述循环风机的一侧相连通设置，所述喷射区的气体流动空间自所述喷射区的远离所述循环风机的一侧至所述喷射区的靠近所述循环风机的一侧逐步减小设置。

5.根据权利要求2所述的辊底式铝合金热成型炉，其特征在于：所述循环风机在所述加热通道的延伸方向上位于所述炉体的中间位置，所述导流通道具有两组且两组所述导流通道分别位于所述循环风机的两侧。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的辊底式铝合金热成型炉，其特征在于：所述上腔室和下腔室均设置有所述导流机构，且所述上腔室的导流机构与下腔室的导流机构相对称设置。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的辊底式铝合金热成型炉，其特征在于：设所述炉体沿所述加热通道延伸方向的长度值为a，所述炉体的高度值为a的7/10~9/10。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的辊底式铝合金热成型炉，其特征在于：所述热成型炉的最大加热宽度为2000mm。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的辊底式铝合金热成型炉，其特征在于：所述炉体内设置有带动所述铝合金板材从所述加热通道通过的辊轮组件，所述辊轮组件包括绕自身轴心线转动设置且沿所述加热通道的延伸方向依次间隔均匀分布的多根辊轮，所述辊轮的材质为陶瓷。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的辊底式铝合金热成型炉，其特征在于：所述热成型炉加热的所述铝合金板材的厚度为0.8mm-3 mm。