CN111534676B - 一种连续型高性能铝合金加工系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续型高性能铝合金加工系统，包括用于放置铝合金的胶囊舱体、设置于地下的升降井道以及沿升降井道周向、轴向设置的多个辅助井道，升降井道的轴线与水平面垂直，辅助井道的轴线与升降井道的轴线垂直；升降井道内设置有用于转运胶囊舱体的转移装置，转移装置包括升降柱以及设置于升降柱顶端的能够旋转的转移箱组，转移箱组包括对称设置在升降柱轴线两侧的置入箱以及取出箱，置入箱内设置有加工装置组，加工装置组包括速冷装置以及升温装置。本发明为铝合金制造提供了适宜工业运用的连续加工系统，特别是对铝合金淬火后的连续处理，缩短铝合金时效加工时间，提高铝合金性能，并且空间利用紧凑，降低生产成本。

Description

一种连续型高性能铝合金加工系统

技术领域

本发明涉及铝合金加工技术领域，特别是对铝合金淬火后处理，尤其涉及一种连续型高性能铝合金加工系统。

背景技术

铝合金的热处理就是选用某一热处理规范，控制加热速度升到某一相应温度下保温一定时间并以一定得速度冷却，改变其合金的组织，其主要目的是提高合金的力学性能，增强耐腐蚀性能，改善加工型能，获得尺寸的稳定性。

对于含碳量较高的钢，经淬火后立即获得很高的硬度，而塑性则很低。然而对铝合金并不然，铝合金刚淬火后，强度与硬度并不立即升高，至于塑性非但没有下降，反而有所上升。但这种淬火后的合金，放置一段时间（如4～6昼夜后），强度和硬度会显著提高，而塑性则明显降低。淬火后铝合金的强度、硬度随时间增长而显著提高的现象，称为时效。时效可以在常温下发生，称自然时效，也可以在高于室温的某一温度范围（如100～200℃）内发生，称人工时效。

在CN106591632B中对铝合金采用固溶处理-深冷处理-时效处理的加工方式。固溶处理为在空气炉或盐浴炉中进行固溶处理，加热温度470℃～535℃，保温时间为最大截面厚度tmm×3.0～10.0min/mm，然后将合金进行室温水淬火。深冷处理为将淬火后的合金在环境箱中进行深冷处理，冷却温度-80℃～-190℃，保温时间0.5～5h。时效处理为将深冷处理后的合金立刻进行单级或双级人工时效处理，时效时采取到温入炉的方式，通过温差变化产生的应力消除合金中的残余应力，具体地，单级时效工艺为120℃～173℃/8～36h，双级时效工艺为：90℃～135℃/10h～28h+140℃～165℃/6～16h，一级和二级时效之间采取连续随炉升温。但是该铝合金加工方式没有连续加工处理系统，特别是运用于工业生产当中。因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案。

发明内容

本发明旨在提供一种连续型高性能铝合金加工系统，以克服现有技术中存在的不足。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种连续型高性能铝合金加工系统，包括用于放置铝合金的胶囊舱体、设置于地下的升降井道以及沿所述升降井道周向、轴向设置的多个辅助井道，所述升降井道的轴线与水平面垂直，所述辅助井道的轴线与所述升降井道的轴线垂直；

所述升降井道内设置有用于转运所述胶囊舱体的转移装置，所述转移装置包括能够沿所述升降井道轴向伸缩的升降柱以及设置于所述升降柱顶端的能够旋转的转移箱组，所述转移箱组包括对称设置在所述升降柱轴线两侧的置入箱以及取出箱，所述置入箱内设置有加工装置组，所述加工装置组包括速冷装置以及升温装置；

所述胶囊舱体的侧边设置有用于铝合金进出的舱门以及至少一个用于连通所述速冷装置的加工口，所述加工口上设置有封盖。

本发明的一个较佳实施例中，还包括转移辅助装置，所述转移辅助装置包括至少两个辅助升降柱以及设置于所述辅助升降柱底部的环形导轨，所述辅助升降柱设置于所述转移箱组的下方。

本发明的一个较佳实施例中，还包括导向装置，所述导向装置包括设置于所述胶囊舱体侧边的导向块，以及设置于地面、所述转移箱组内和所述辅助井道内的直线导轨。

本发明的一个较佳实施例中，所述导向装置还包括推杆，所述推杆设置于所述转移箱组内和所述辅助井道内，并能够将所述胶囊舱体向外推出。

本发明的一个较佳实施例中，所述导向装置包括至少两条相对的导轨，以及设置于所述胶囊舱体的侧边的至少两对导向块，两对所述导向块将所述胶囊舱体夹持在两所述导轨之间。

本发明的一个较佳实施例中，所述直线导轨包括设置于地面的置入导轨以及取出导轨，所述置入导轨、所述取出导轨与所述升降井道的一直径所在直线重合。

本发明的一个较佳实施例中，所述速冷装置包括冷气制造装置以及抽气装置，所述冷气制造装置与所述抽气装置以所述置入箱体的轴线对称设置，并能够分别与所述胶囊舱体上对应的所述加工口连通。

本发明的一个较佳实施例中，沿所述辅助井道的周向、轴向设置有所述升温装置。

本发明的一个较佳实施例中，同一水平面设置有偶数个所述辅助井道。

本发明的一个较佳实施例中，所述胶囊舱体的内侧壁设置有石棉保温层。

本发明的一个较佳实施例中，沿所述辅助井道的周向、轴向设置有保温层。

本发明的一个较佳实施例中，所述胶囊舱体采用陶瓷材料制成。

本发明的一个较佳实施例中，包括多个依次连接的所述胶囊舱体，多个所述胶囊舱体之间连接有活动杆，所述活动杆的两端分别与相邻的两所述胶囊舱体通过万向球连接。

本发明的一个较佳实施例中，所述胶囊舱体的端头设置有刹车组件，所述刹车组件包括沿所述胶囊舱体周向环设的开环刹车片以及设置在所述胶囊舱体内的伸缩杆，所述伸缩杆沿所述开环刹车片的径向与其固定。

本发明的一个较佳实施例中，所述胶囊舱体的两端均设置有所述刹车组件，两所述刹车组件之间连接有绳索。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明为铝合金制造提供了适宜工业运用的连续加工系统，特别是对铝合金淬火后的连续处理，缩短铝合金时效加工时间，提高铝合金性能，并且空间利用紧凑，降低生产成本。

（2）本发明通过多井道设置，铝合金材料在升降井道转运过程中完成一级加工，在多个辅助井道中完成二级加工，一方面，节约了地面场地资源，另一方面，转运与加工同步进行，缩短了整体时间，提高了加工效率，同时，分配多个加工位置，使得加工细化，提高加工装置组使用率，降低生产成本。

（3）本发明通过胶囊舱体为铝合金的转运提供载体，同时胶囊舱体与转移箱组以及辅助井道配合，实现铝合金的稳定移动；同时，为铝合金的冷却提供较小的冷却空间，提高冷却效率，实现极速降温。

（4）本发明通过转移辅助装置提高转移装置的稳定性，避免因铝合金材料过重，导致转移装置倾斜偏转，从而造成铝合金材料损坏，以及转运不能顺畅进行。

（5）本发明通过导向装置将胶囊舱体始终保持在相对稳定状态，减少其晃动，减少内部铝合金的晃动碰撞。

（6）本发明通过抽气装置与冷气制造装置相对设置配合，从而实现冷气的快速均匀流过铝合金表面，实现迅速降温。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的立体示意图；

图2为本发明的部分透视立体示意图；

图3为本发明中的转移装置的立体放大示意图；

图4为本发明中胶囊舱体的立体放大示意图；

图5为本发明中另一实施例中的胶囊舱体的立体放大示意图；

图6为图5实施例中胶囊舱体处于刹车状态的立体放大示意图。

具体地，1-地面，

100-胶囊舱体，110-舱门，120-封盖，130-活动杆，140-刹车组件，141-开环刹车片，142--伸缩杆，

200-升降井道，210-转移装置，211-升降柱，212-置入箱，213-取出箱，220-转移辅助装置，221-辅助升降柱，222-环形导轨，

300-辅助井道，

400-导向装置，410-导向块，421-置入导轨，422-取出导轨。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1和图2所示，一种连续型高性能铝合金加工系统，包括用于放置铝合金的胶囊舱体100、设置于地下的升降井道200以及沿升降井道200周向、轴向设置的多个辅助井道300，升降井道200内设置有用于转运胶囊舱体100的转移装置210。本发明为铝合金制造提供了适宜工业运用的连续加工系统，特别是对铝合金淬火后的连续处理，缩短铝合金时效加工时间，提高铝合金性能，并且空间利用紧凑，降低生产成本。

具体地，如图2所示，升降井道200的轴线与水平面垂直，辅助井道300的轴线与升降井道200的轴线垂直，铝合金通过升降井道200由地面1进入地下。本发明通过多井道设置，铝合金材料在升降井道200转运过程中完成一级加工，在多个辅助井道300中完成二级加工，一方面，节约了地面场地资源，另一方面，转运与加工同步进行，缩短了整体时间，提高了加工效率，同时，分配多个加工位置，使得加工细化，提高加工装置组使用率，降低生产成本。

如图3所示，转移装置210包括能够沿升降井道200轴向伸缩的升降柱211以及设置于升降柱211顶端的能够旋转的转移箱组。一般而言，指水平旋转。转移箱组包括对称设置在升降柱211轴线两侧的置入箱212以及取出箱213。置入箱212内设置有加工装置组，加工装置组包括速冷装置以及升温装置。通过集成置入箱212和取出箱213，能够实现利用加工时间将加工完毕的铝合金由辅助井道300取出，节约加工时间，提高加工效率，实现不间断工作。

如图4所示，胶囊舱体100为两端呈半球形的圆柱体结构，其曲面端头有利于减少碰撞振动以及损伤。通过胶囊舱体100为铝合金的转运提供载体，同时胶囊舱体100与转移箱组以及辅助井道300配合，实现铝合金的稳定移动。胶囊舱体100的侧边设置有舱门110和加工口，可以理解的是，加工口上设置有封盖120。舱门110用于铝合金的进出，一般沿胶囊舱体100的长度方向设置的较长较宽，以方便放取，具体的，铝合金在胶囊舱体100内部可以采用多根吊绳固定、夹持位固定或其他方式固定，具体根据不同铝合金铸件形状、性能等选择。加工口用于连通速冷装置，加工口的数量以及位置根据速冷装置设置，至少设置一个加工口，当然也可以设置两个、三个以及更多。

速冷装置沿置入箱212的轴向设置。升温装置沿置入箱212的周向、轴向设置，以对铝合金实现均匀地加热。速冷装置能够连通加工口，以直接对胶囊舱体100内的铝合金实现快速冷却。速冷装置可以根据置入箱212的长度以及胶囊舱体100的加工口位置设置，一般而言，多个依次固定连接的胶囊舱体100进入置入箱212内，通过置入箱212的侧壁对胶囊舱体100的限定作用，使得胶囊舱体100在置入箱212内姿态稳定，此时，胶囊舱体100上的封盖120打开，速冷装置的连接管伸入加工口，从而对胶囊舱体100内部的铝合金直接加工，特别是在冷却时，胶囊舱体100能够为铝合金的冷却提供较小的冷却空间，提高冷却效率，实现极速降温。胶囊舱体100的封盖120可以采用滑盖设置，方便在井道的狭小空间内移动，封盖120的开闭可以为其自动控制，通过传感器确认其加工位置，到达加工位置后封盖120自动开启，速冷装置的连接管从而能够插入加工口，优选地，加工口或连接管外周设置有密封圈，连接管螺旋移动进入加工口，从而增强两者之间密封性，避免冷气外泄。升温装置可以采用电磁感应加热方式。

在本发明的一个较佳实施例中，如图2所示，本连续型高性能铝合金加工系统还包括转移辅助装置220，用以稳定转移装置210的移动。转移辅助装置220包括至少两个辅助升降柱221以及设置于辅助升降柱221底部的环形导轨222，辅助升降柱221设置于转移箱组的下方，通过辅助升降柱221保持转移箱组处于相对水平状态，通过环形导轨222稳定转移箱组的旋转，特别是水平旋转。通过转移辅助装置220提高转移装置210的稳定性，避免因铝合金材料过重，导致转移装置210倾斜偏转，从而造成铝合金材料损坏，以及转运不能顺畅进行。

在本发明的一个较佳实施例中，如图1-4所示，本连续型高性能铝合金加工系统还包括导向装置，导向装置包括设置于胶囊舱体100侧边的导向块410，以及设置于地面1、转移箱组内和辅助井道300内的直线导轨。通过导向装置将胶囊舱体100始终保持在相对稳定状态，减少其晃动，减少内部铝合金的晃动碰撞。胶囊舱体100始终在直线导轨上移动，与外部摩擦小，移动稳定性好和连贯程度高。进一步地，导向装置包括至少两条相对的直线导轨，以及设置于胶囊舱体100的侧边的至少两对导向块410，两对导向块410将胶囊舱体100夹持在两直线导轨之间，以进一步稳定胶囊舱体100。一般而言，两对导向块410对称设置在胶囊舱体100的两侧，三个或更多的导向块410沿胶囊舱体100的周向均匀设置。

在本发明的一个较佳实施例中，导向装置还包括推杆，推杆设置于转移箱组内和辅助井道300内，并能够将胶囊舱体100向外推出。通过推杆实现将胶囊舱体100从转移箱组、辅助井道300中稳定、快速推出。

在本发明的一个较佳实施例中，如图2和图3所示，直线导轨包括设置于地面1的置入导轨421以及取出导轨422。置入导轨421、取出导轨422与升降井道200的一直径所在直线重合，即在转移箱组装货的同时能够进行卸货，缩短了转运时间，提高了工作效率。

在本发明的一个较佳实施例中，速冷装置包括冷气制造装置以及抽气装置，冷气制造装置与抽气装置以置入箱212体的轴线对称设置，并能够分别与胶囊舱体100上对应的加工口连通。通过抽气装置与冷气制造装置相对设置配合，从而实现冷气的快速均匀流过铝合金表面，实现迅速降温。一般而言，冷气介质可以采用干冰、液氮等。

在本发明的一个较佳实施例中，沿辅助井道300的周向、轴向设置有保温层。或，沿辅助井道300的周向、轴向设置有升温装置。当辅助井道300周围未设置升温装置时，较为适用于单级时效处理，通过升降井道200内的置入箱212的升温装置实现，通过升降以及旋转时间完成单级时效处理，单级时效处理完毕后，转移至辅助井道300内，完成铝合金的处理后缓冲以及冷却。当辅助井道300周围设置有升温装置时，较为适用于双级时效处理，通过升降井道200内的置入箱212的升温装置完成一级时效处理，再转移至辅助井道300内完成二级时效处理。

在本发明的一个较佳实施例中，如图2所示，同一水平面设置有偶数个辅助井道300，从而与置入箱212和取出箱213进行良好配合，并为转移装置210的移动提供基础路线。

在本发明的一个较佳实施例中，胶囊舱体100的内侧壁设置有石棉保温层。进一步地，胶囊舱体100采用陶瓷材料制成，以适应低温、高温加工环境。

在本发明的一个较佳实施例中，本连续型高性能铝合金加工系统包括多个依次连接的胶囊舱体100，多个胶囊舱体100之间连接有活动杆130，以与置入箱212的长度配合，实现多数量铝合金同步加工。进一步地，活动杆130的两端分别与相邻的两胶囊舱体100通过万向球连接，以实现胶囊舱体100能够在一定范围内自由移动。为防止活动杆130脱落，胶囊舱体100与其连接的球头座上设置有锁紧装置，例如卡箍，当然不限于此。

在本发明的一个较佳实施例中，如图5和图6所示，胶囊舱体100的端头设置有刹车组件140，以实现胶囊舱体100在移动过程中快速停止。刹车组件140包括沿胶囊舱体100周向环设的开环刹车片141以及设置在胶囊舱体100内的伸缩杆142，伸缩杆142沿开环刹车片141的径向与其固定。通过伸缩杆142带动开环刹车片141抵触在胶囊舱体100侧壁上，从而使其向两侧扩展，以抵触在转移箱组或辅助井道300侧壁上，降低胶囊舱体100的移动速度。伸缩杆142具体可以通过电机带动丝杆移动，从而移动更为稳定 。优选地，刹车组件140包括两个开环刹车片141，两个开环刹车片141对称设置在胶囊舱体100的两侧。进一步地，胶囊舱体100的两端均设置有刹车组件140，两刹车组件140之间连接有绳索，以增强两端的刹车组件140与胶囊舱体100的连接，具体地，绳索可以设置通过相对应的开环刹车片141连接。

本发明尤为适用于对铝合金采用固溶处理-深冷处理-时效处理的加工方式。固溶处理为在空气炉或盐浴炉中进行固溶处理，加热温度470℃～535℃，保温时间为最大截面厚度tmm×3.0～10.0min/mm，然后将合金进行室温水淬火。猝火后的铝合金迅速通过胶囊舱体100转移至置入箱212内进行深冷处理，即将淬火后的合金通过速冷装置在冷却温度-80℃～-190℃，保温时间0.5～5h进行处理。深冷处理完毕后，立刻启动升温装置，合金立刻进行单级或双级人工时效处理，通过温差变化产生的应力消除合金中的残余应力，具体地，单级时效工艺为120℃～173℃/8～36h，双级时效工艺为：一级时效90℃～135℃/10h～28h，二级时效140℃～165℃/6～16h。采用本连续型高性能铝合金加工系统时，一级时效、二级时效之间既可以采取连续升温方式，也可以之间采用稳定温度方式，优选采用后者，以进一步提高铝合金性能。该一级时效处理可以在置入箱212内完成，二级时效可以在辅助井道300完成。当然，采用单级时效时，在置入箱212内完成后，转移至辅助井道300进行加工后冷却缓冲定型，使得铝合金取出后即可进行装箱操作。

综上所述，本发明为铝合金制造提供了适宜工业运用的连续加工系统，特别是对铝合金淬火后的连续处理，缩短铝合金时效加工时间，提高铝合金性能，并且空间利用紧凑，降低生产成本。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种连续型高性能铝合金加工系统，其特征在于，包括用于放置铝合金的胶囊舱体、设置于地下的升降井道以及沿所述升降井道周向、轴向设置的多个辅助井道，所述升降井道的轴线与水平面垂直，所述辅助井道的轴线与所述升降井道的轴线垂直；

所述升降井道内设置有用于转运所述胶囊舱体的转移装置，所述转移装置包括能够沿所述升降井道轴向伸缩的升降柱以及设置于所述升降柱顶端的能够旋转的转移箱组，所述转移箱组包括对称设置在所述升降柱轴线两侧的置入箱以及取出箱，所述置入箱内设置有加工装置组，所述加工装置组包括速冷装置以及升温装置；

所述胶囊舱体的侧边设置有用于铝合金进出的舱门以及至少一个用于连通所述速冷装置的加工口，所述加工口上设置有封盖。

2.根据权利要求1所述的连续型高性能铝合金加工系统，其特征在于，还包括转移辅助装置，所述转移辅助装置包括至少两个辅助升降柱以及设置于所述辅助升降柱底部的环形导轨，所述辅助升降柱设置于所述转移箱组的下方。

3.根据权利要求1所述的连续型高性能铝合金加工系统，其特征在于，还包括导向装置，所述导向装置包括设置于所述胶囊舱体侧边的导向块，以及设置于地面、所述转移箱组内和所述辅助井道内的直线导轨。

4.根据权利要求3所述的连续型高性能铝合金加工系统，其特征在于，所述导向装置还包括推杆，所述推杆设置于所述转移箱组内和所述辅助井道内，并能够将所述胶囊舱体向外推出。

5.根据权利要求3所述的连续型高性能铝合金加工系统，其特征在于，所述导向装置包括至少两条相对的导轨，以及设置于所述胶囊舱体的侧边的至少两对导向块，两对所述导向块将所述胶囊舱体夹持在两所述导轨之间。

6.根据权利要求3所述的连续型高性能铝合金加工系统，其特征在于，所述直线导轨包括设置于地面的置入导轨以及取出导轨，所述置入导轨、所述取出导轨与所述升降井道的一直径所在直线重合。

7.根据权利要求1所述的连续型高性能铝合金加工系统，其特征在于，所述速冷装置包括冷气制造装置以及抽气装置，所述冷气制造装置与所述抽气装置以所述置入箱的轴线对称设置，并能够分别与所述胶囊舱体上对应的所述加工口连通。

8.根据权利要求1所述的连续型高性能铝合金加工系统，其特征在于，沿所述辅助井道的周向、轴向设置有升温装置。

9.根据权利要求1所述的连续型高性能铝合金加工系统，其特征在于，同一水平面设置有偶数个所述辅助井道。

10.根据权利要求1所述的连续型高性能铝合金加工系统，其特征在于，所述胶囊舱体的内侧壁设置有石棉保温层。

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