CN110904320A - 一种薄壁异形铝构件精密热处理生产线 - Google Patents

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Abstract

一种薄壁异形铝构件精密热处理生产线，包括：辊底式电加热炉，通过使热空气形成高速射流喷射到构件表面进行加热；淬火机床，具有若干根据构件形状设置成不同高度、角度的高压水喷头；辊道，呈水平直线型设置；其中，辊底式电加热炉与淬火机床相邻并排设置，辊道由外部穿过淬火机床后铺设到辊底式电加热炉内，辊道可将构件传送到辊底式电加热炉与淬火机床内进行加热及淬火。采用如上设备，通过热空气形成高速射流对构件进行加热可以使构件受热更均匀；淬火时通过根据构件形状设置成不同高度、角度的高压水喷头，使构件快速均匀冷却，有助于实现构件热处理的少无变形。

Description

一种薄壁异形铝构件精密热处理生产线
技术领域
本发明涉及热处理技术领域，特别是指一种薄壁异形铝构件精密热处理生产线。
背景技术
航天航空领域使用的薄壁异形铝合金构件的热处理方式一般为固溶加热与时效处理。常用的热处理方式为硝盐浴热处理，具有加热速度快、温度均匀、构件畸变相对小、力学性能好的特点。硝盐在热处理生产过程中遇水或者高温时可能发生爆炸，造成安全事故，高温熔盐产生盐雾废气危害人体，盐浴废渣污染环境，难以处理，因此，硝盐浴热处理被列为限用的淘汰技术装备。
铝合金强化温度区间范围小，加热温度均匀性要求高，一般要达到±3～±5℃或更高。常用的铝合金构件空气加热炉炉温均匀性较差，加热速度慢，生产效率低。所配置的浸入式淬火方式在淬火过程中存在零件入水冲击力大，构件表面蒸汽膜难以破除，构件各部位冷速难以调整，淬火水池流动性差等问题，导致薄壁异形构件构件力学性能差，产生应力变形，次品率高，不能满足航天航空领域铝合金构件的高精度热处理要求。
为解决上述行业难题，本发明研发了一种航天航空用薄壁异形铝构件精密热处理线，为采用新发明的空气固溶-淬火装备替代硝盐热处理工艺，突破快速均匀加热、冷却过程精确控制、冷却变形控制等关键技术，满足航天航空领域薄壁异形铝合金构件的少无变形精密热处理。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种薄壁异形铝构件精密热处理生产线，以能使所处理构件加热均匀、冷却少无变形。
本发明提供的薄壁异形铝构件精密热处理生产线，包括：辊底式电加热炉，通过使热空气形成高速射流喷射到构件表面进行加热；淬火机床，具有若干根据构件形状设置成不同高度、角度的高压水喷头；辊道，呈水平直线型设置；其中，辊底式电加热炉与淬火机床相邻并排设置，辊道由外部穿过淬火机床后铺设到辊底式电加热炉内，辊道可将构件传送到辊底式电加热炉与淬火机床内进行加热及淬火。
采用如上设备，通过热空气形成高速射流对构件进行加热可以使构件受热更均匀；淬火时通过根据构件形状设置成不同高度、角度的高压水喷头向构件喷出冷却水，使构件快速均匀冷却；通过由外部穿过淬火机床铺设到相邻并排设置的加热炉内的辊道，可以使构件在加热炉内加热完成后通过辊道快速进入淬火机床内进行淬火，可以减小构件因转运过程温度降低对构件淬火产生的影响，有助于实现构件热处理的少无变形。
本发明优选，所述辊底式电加热炉包括：炉体；风机，设置在炉体顶部，底部具有进风口，侧部具有出风口；风道，设置在炉体内与出风口相连；电加热器，设置在风道内；喷风臂，与风道相连，设置在炉体内辊道上部一定高度，具有若干向下的喷风口；喷风箱体，与风道相连，设置在炉体内辊道的底部，具有若干向上的花洒式喷头；其中，风机将炉体内的空气吸入并排入风道，经电加热器加热后形成所述热空气，分别由喷风口及花洒式喷头喷射出形成所述高速射流，该花洒式喷头用于调节喷出所述高速射流的流速及流量。
采用如上结构，通过风机驱动空气由炉体进入风道，经加热后形成热空气，由喷风口及花洒式喷头喷出形成高速射流，喷射入炉体内，实现热空气的循环加热，使炉体内部的温度更加稳定，同时，花洒式喷头可调节高速射流的流速及流量，进一步使构件受热更加均匀。
本发明优选，所述喷风臂为底部水平设置，且形状为随与风道连接位置距离的增加而高度降低的楔形；所述喷风口设置在喷风臂的底部。
采用如上结构，通过楔形的喷风臂，使热空气由喷风口喷出时，不会因为已有部分热空气形成高速射流从喷风口喷出而影响该喷风口喷出高速射流的流速，使由喷风臂上的若干喷风口喷出的高速射流流速更加均匀。以使构件的上表面受热更加均匀。
本发明优选，所述喷风箱体顶部设置有若干喷风管；喷风管的端部设置有所述花洒式喷头；所述花洒式喷头位于所述辊道的缝隙中。
采用如上结构，可以使花洒式喷头避开辊道的阻碍，使热空气形成的高速射流可以直接喷射到构件的下表面，进而使构件下表面的受热更加均匀。
本发明优选，所述淬火机床包括：床身，床身内设置有上述辊道；上总管，设置在床身内辊道上部的一定高度，向下设置有若干支管，支管端部设置有所述高压水喷头；下总管，设置在床身内辊道下部，向上设置有若干支管，支管端部设置有所述高压水喷头；
采用如上结构，通过分布在辊道上下的高压水喷头，可以使构件更充分地与冷却水接触，使构件均匀地降温，实现淬火过程的少无变形。
本发明优选，所述淬火机床还包括设置在床身内，床身与轨道相接位置的可向轨道上的构件喷出高压空气的喷嘴。
采用如上结构，当构件通过辊道运出淬火机床时，可以通过高压空气将构件表面残留的水分吹去，防止对下一步处理产生影响。
本发明优选，所述喷嘴上、下相对设置，喷嘴的角度偏向床身内，且朝向角度可调。
采用如上结构，可以把构件表面的水向床身内吹，防止构件表面的水分向吹过的构件部分飞溅影响吹除效果。
本发明优选，所述淬火机床还包括设置在床身顶部用于排出床身内水蒸汽的排汽系统。
采用如上结构，可以将床身内的水蒸汽排出，避免影响视线以及其他光电传感器的运行。
本发明优选，还包括用于在辊道上放置构件的不锈钢金属框架结构的料盘。
采用如上结构，可以使用更加合适的姿势摆放构件，减少异形构件在辊道上的震荡，防止异形构件卡入辊道内。同时有利于对构件进行均匀地加热及淬火过程温度均匀降低，实现构件的少无变形。
附图说明
图1为本申请生产线局部剖开的结构示意图；
图2为图1中辊底式电加热炉的剖视图。
附图标注说明
辊底式加热炉1；炉体11；炉门111；热风循环系统12；风机121；进风口121a；出风口121b；；导流罩123；左风道123a；右风道123b；喷风箱体124；喷风管124a；花洒式喷头124b；喷风臂125；喷风口125a；电加热器126；淬火机床2；床身21；机床支架211；机床外壳212；喷淬系统22；集水槽221；下总管222；上总管223；高压水泵224；支管225；喷头226；排汽系统23；喷风系统24；压缩空气管241；喷嘴242；辊道3；辊棒31；支撑结构32；料盘4；
具体实施方式
下面，结合视图对本申请的薄壁异形铝构件精密热处理生产线的具体结构进行详细的描述。
图1为本申请生产线局部剖开的结构示意图。图2为图1中辊底式电加热炉的剖视图。如图1、图2所示，本申请的薄壁异形铝构件精密热处理生产线由辊底式加热炉1、淬火机床2、辊道3以及料盘4构成。其中，辊底式加热炉1、淬火机床2并排相邻安装，轨道呈水平线性布置，直接由外部从后侧穿过淬火机床2内部后由辊底式加热炉1后侧进入辊底式加热炉1内部。采用这种方式布置，可以通过辊道的快速运动，将加热炉内的构件快速转运到淬火机床内进行淬火，减小因转运过程中温度降低对构件淬火产生的影响。料盘4为不锈钢金属框架结构，用于盛放待加工构件在辊道3上运动。通过轨道的正转、反转，将料盘4及料盘4内的构件传送到辊底式加热炉1及淬火机床2内进行加热及淬火。
辊底式加热炉1由炉体11以及炉体11内的热风循环系统12构成。其中，炉体11的炉壳部分采用钢板和型钢组焊结构，炉内壁采用不锈钢结构，炉内壁与炉壳钢板之间填充耐火纤维保温密封。炉体11内水平铺设有上述辊道3，炉体11后侧在辊道3相对位置设置有一炉门111。炉门111采用单电机、长轴提升结构实现两侧同步提升和下降，以此实现炉体11的打开与关闭。
热风循环系统12根据高效均匀射流加热技术设计，包括风机121、炉外电机122、导流罩123、喷风箱体124、喷风臂125以及电加热器126。其中，风机121沿炉体11前后方向在炉顶布置有三台，风机121部分位于炉体11外，部分位于炉体11内。风机121位于炉体11内的部分底部设置有进风口121a，左右两侧位置设置有出风口121b。
炉体11内的顶部设置有导流罩123，导流罩123与风机121底部相接，沿炉体11内顶部及左右侧壁延伸，与炉体11形成左风道123a与右风道123b。其中，左侧出风口121b沿炉体11内顶部向左延伸到炉体11内左侧壁后向下弯折延伸到辊道3下部形成为左风道123a；右侧出风口121b沿炉体11内顶部向右延伸到炉体11内右侧壁后向下弯折延伸到辊道3上方与辊道3具有一定距离的位置形成为右风道123b。左风道123a在辊道3下部与喷风箱体124相接，喷风箱体124的顶部设置有若干喷风管124a，喷风管124a向上延伸到辊道3的下述辊棒31之间，到达辊道3的中心高度位置。喷风管124a的端部安装有花洒式喷头124b，可以控制、调节风的流速、流量。右风道123b的底部位置连接有喷风臂125，喷风臂125具有底部水平设置的楔形结构，由右风道123b向左侧延伸，喷风臂125距离右风道123b越远的位置高度越低。喷风臂125的底部设置有若干喷风口125a，采用楔形结构可以控制风量风压，使不同位置的喷风口125a喷出的风量、风压更均匀。
电加热器126的加热元件为箱式框架结构，框架内安装电热元件。箱框式加热元件分多组设置在炉体11内顶部左风道123a与右风道123b内，用以对左风道123a、右风道123b内流动的空气进行加热形成热空气。由此，风机121将炉体11中的空气吸入并排放到左风道123a、右风道123b内，电加热器126对空气进行加热后形成热空气，由喷风口125a及花洒式喷头124b喷入炉体11内形成高速射流，风机121再将热空气吸入左风道123a、右风道123b内不断循环加热。
淬火机床2包括床身21、喷淬系统22、排汽系统23及喷风系统24。其中，床身21为淬火机床2的支承部分，床身21下部为机床支架211，机床支架211顶部设置有上述辊道3，床身21上部为机床外壳212，机床外壳212两侧在轨道相对位置具有供构件进出的两开口。喷淬系统22包括设置在机床支架211下部的集水槽221，设置在辊道3底部水平设置的下总管222以及机床外壳212内顶部水平设置的上总管223。上总管223的顶部以及下总管222的底部各设置有两个高压水泵224。上总管223向下伸出分布有若干支管225，下总管222向上设置有若干支管225，伸出到床身21内辊道3的下述辊棒31之间的空隙。支管225的端部设置有喷头226，喷头226高度、角度可根据构件形状分别调节，在整个喷淬面上按构件淬火烈度需求分区域对喷头226进行布置。通过调节喷头226的喷水压力、流量、距构件表面距离及喷水角度调控制构件冷却速度，保证构件在淬火过程中少无变形。排汽系统23设置在机床外壳212的顶部，可以将淬火机床2内产生的大量水蒸汽排出，避免水蒸汽影响视线以及各类光电传感器。喷风系统24包括与上总管223、下总管222并排设置的压缩空气管241，压缩空气管241在机床外壳212的两开口的顶部及底部位置相对设置有喷嘴242。喷嘴242并非竖直设置，而是偏向淬火机床2内部设置的，且朝向角度可调。当构件由开口通过时，由喷嘴242喷出的压缩空气可以吹去构件表面残余水分，避免构件表面的残余水分对其他处理过程造成影响。
辊道3呈水平直线型设置，包括依次平行设置的若干圆柱形的不锈钢辊棒31，辊棒31采用单边双排链传动。辊道3位于辊底式加热炉1内的部分设置在炉体11上；位于淬火机床2内的部分设置在机床外壳212上；位于外部的部分设置在钢结构框架形成的支撑结构32上。辊棒31通过电机及减速机驱动实现辊道3上/卸料过程中的正反转。
结合图1、图2，本申请的薄壁异形铝构件精密热处理生产线工作时，将构件放置在料盘4上，通过辊道3使构件穿过淬火机床2后由辊底式加热炉1后侧的炉门111进入辊底式加热炉1，风机121转动将炉体11内的空气抽送到左风道123a及右风道123b，空气经电加热器126加热后形成热空气，由喷风臂125的喷风口125a及喷风管124a上的喷头226以高速射流的形式喷出，喷射到构件表面对构件进行加热。加热完成后，构件被传送到淬火机床2内，位于构件上下位置的喷头226根据构件形状调节喷头226的高度、角度，然后开始喷水淬火，通过调节喷水的压力、流量来控制构件冷却速度，保证构件在淬火过程中少无变形。其中，构件从淬火机床2前侧或者后侧送出时，由喷嘴242喷出的压缩空气可以吹去构件表面的残余水分。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。

Claims (9)

1.一种薄壁异形铝构件精密热处理生产线，其特征在于，包括：
辊底式电加热炉，通过使热空气形成高速射流喷射到构件表面进行加热；
淬火机床，具有若干根据构件形状设置成不同高度、角度的高压水喷头；
辊道，呈水平直线型设置；
其中，辊底式电加热炉与淬火机床相邻并排设置，辊道由外部穿过淬火机床后铺设到辊底式电加热炉内，辊道可将构件传送到辊底式电加热炉与淬火机床内进行加热及淬火。
2.根据权利要求1所述的薄壁异形铝构件精密热处理生产线，其特征在于，所述辊底式电加热炉包括：
炉体；
风机，设置在炉体顶部，底部具有进风口，侧部具有出风口；
风道，设置在炉体内与出风口相连；
电加热器，设置在风道内；
喷风臂，与风道相连，设置在炉体内辊道上部一定高度，具有若干向下的喷风口；
喷风箱体，与风道相连，设置在炉体内辊道的底部，具有若干向上的花洒式喷头；
其中，风机将炉体内的空气吸入并排入风道，经电加热器加热后形成所述热空气，分别由喷风口及花洒式喷头喷射出形成所述高速射流，该花洒式喷头用于调节喷出所述高速射流的流速及流量。
3.根据权利要求2所述的薄壁异形铝构件精密热处理生产线，其特征在于，所述喷风臂为底部水平设置，且形状为随与风道连接位置距离的增加而高度降低的楔形；所述喷风口设置在喷风臂的底部。
4.根据权利要求2所述的薄壁异形铝构件精密热处理生产线，其特征在于，所述喷风箱体顶部设置有若干喷风管；喷风管的端部设置有所述花洒式喷头；所述花洒式喷头位于所述辊道的缝隙中。
5.根据权利要求1所述的薄壁异形铝构件精密热处理生产线，其特征在于，所述淬火机床包括：
床身，床身内设置有上述辊道；
上总管，设置在床身内辊道上部的一定高度，向下设置有若干支管，支管端部设置有所述高压水喷头；
下总管，设置在床身内辊道下部，向上设置有若干支管，支管端部设置有所述高压水喷头；
其中，设置在下总管上的高压水喷头位于所述辊道的缝隙中。
6.根据权利要求5所述的薄壁异形铝构件精密热处理生产线，其特征在于，所述淬火机床还包括设置在床身内，床身与轨道相接位置的可向轨道上的构件喷出高压空气的喷嘴。
7.根据权利要求6所述的薄壁异形铝构件精密热处理生产线，其特征在于，所述喷嘴上、下相对设置，喷嘴的角度偏向床身内，且朝向角度可调。
8.根据权利要求5所述的薄壁异形铝构件精密热处理生产线，其特征在于，所述淬火机床还包括设置在床身顶部用于排出床身内水蒸汽的排汽系统。
9.根据权利要求1-8任一所述的薄壁异形铝构件精密热处理生产线，其特征在于，还包括用于在辊道上放置构件的不锈钢金属框架结构的料盘。
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