CN113373286A - 一种铝合金型材挤压生产液氮冷却淬火设备及铝合金型材冷却淬火工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及铝合金型材挤压生产的领域，具体公开了一种铝合金型材挤压生产液氮冷却淬火设备及铝合金型材冷却淬火工艺。铝合金型材挤压生产液氮冷却淬火设备包括用于输送铝合金型材的输送架和用于输送液氮的液氮管，液氮管位于输送架的正上方且连接有液氮桶，液氮管沿自身轴向设置有若干出液嘴，出液嘴的开口朝向输送架，液氮管的周围设有用于将液氮吹向铝合金型材表面的送风机构，送风机构包括用于向输送架方向送风的上送风组件和用于向液氮管方向送风的下送风组件；铝合金型材冷却淬火工艺为使用前述的铝合金型材挤压生产液氮冷却淬火设备进行冷却淬火的铝合金挤压型材。本申请具有降低铝合金型材出现弯曲扭拧的可能性的优点。

Description

一种铝合金型材挤压生产液氮冷却淬火设备及铝合金型材冷 却淬火工艺

技术领域

本申请涉及铝合金型材挤压生产的领域，更具体地说，它涉及一种铝合金型材挤压生产液氮冷却淬火设备及铝合金型材冷却淬火工艺。

背景技术

铝合金型材广泛应用于航空航天、汽车、机械制造和化学工业等领域，是使用最方便的一种有色金属结构材料。铝合金型材的密度较低，强度较高，具有优良的导电性和抗腐蚀性。生产铝合金型材一般首先进行挤压成型，接着将成型后的铝合金型材进行坑却淬火，以制得强度较高的铝合金型材成品。

当前对铝合金型材进行冷却淬火的方法主要包括水冷淬火、风冷淬火和穿水冷却等。其中水冷淬火易导致铝合金型材表面出现水纹，使铝合金型材出现弯曲、扭拧等缺陷；风冷淬火时铝合金型材坑却速度较慢，易导致铝合金型材的力学性能较低；而穿水冷却虽然能够改善铝合金型材弯曲扭拧的问题，但是铝合金型材表面仍易出现水纹。

为了消除铝合金型材的水纹，人们开始开发使用液氮对铝合金进行冷却淬火。液氮温度较低，冷却速度较快，使用液氮对铝合金型材进行冷却淬火不易降低铝合金型材的力学性能。但是使用液氮冷却淬火时，根据冷空气下降的物理效应无法保证冷却的均匀性，导致出现铝合金型材冷却不均匀的问题，使铝合金型材冷却强度不均匀，造成铝合金型材弯曲扭拧。

针对上述相关技术，发明人认为：亟需在使用液氮对铝合金型材进行冷却淬火时，提高铝合金型材的冷却均匀性，降低铝合金型材出现弯曲扭拧的可能性。

发明内容

为了提高铝合金型材的冷却均匀性，降低铝合金型材出现弯曲扭拧的可能性，本申请提供一种铝合金型材挤压生产液氮冷却淬火设备及铝合金型材冷却淬火工艺。

第一方面，本申请提供一种铝合金型材挤压生产液氮冷却淬火设备，采用如下的技术方案：

一种铝合金型材挤压生产液氮冷却淬火设备，包括用于输送铝合金型材的输送架和用于输送液氮的液氮管，所述液氮管位于输送架的正上方且连接有液氮桶，所述输送架的传输方向与液氮管的轴向同向，所述液氮管沿自身轴向设置有若干出液嘴，所述出液嘴的开口朝向输送架，所述液氮管的周围设有用于将液氮吹向铝合金型材表面的送风机构，所述送风机构包括用于向输送架方向送风的上送风组件和用于向液氮管方向送风的下送风组件，所述上送风组件位于液氮管的上方，所述下送风组件位于输送架的下方。

通过采用上述技术方案，液氮桶通过液氮管流出出液孔，对位于输送架上的铝合金型材进行降温。上送风组件和下送风组件能够形成液氮的上下对流，使液氮能够均匀分布，提高了铝合金型材的冷却均匀性。

优选的，所述输送架包括固定连接的横架和支架，所述支架用于支撑横架，所述横架水平设置，所述横架上转动连接有沿横架长度方向分布的若干圆辊，所述圆辊的轴向与液氮管的轴向垂直。

通过采用上述技术方案，通过圆辊的转动实现对铝合金型材的输送，便于对铝合金型材的冷却淬火。

优选的，所述输送架上固定连接有风板，所述风板位于圆辊的下方，所述下送风组件包括下风管和连接下风管的下风机，所述下风管固定于风板朝向圆辊的一面，所述下风管沿液氮管的轴向设置，所述下风管上连接有若干沿自身轴向分布的下出风嘴，所述下出风嘴朝向液氮管设置。

通过采用上述技术方案，打开下风机后，下风机通过下风管和下出风嘴向上吹风，降低了液氮迅速下降的可能性，实现液氮的上下对流。

优选的，所述输送架上固定有固定板，所述固定板位于液氮管的上方，所述上送风组件包括上风管和连接上风管的上风机，所述上风管固定于固定板朝向液氮管的一面，所述上风管沿液氮管的轴向设置，所述上风管上连接有若干沿自身轴向分布的上出风嘴，所述上出风嘴朝向输送架设置。

通过采用上述技术方案，打开上风机后，上风机通过上风管和上出风嘴向下吹风，降低了液氮被下送风组件吹动难以上升的可能性，实现液氮的上下对流。

优选的，所述固定板上连接有左支板和右支板，所述左支板和所述右支板分别位于固定板宽度方向的两侧；所述左支板朝向右支板的一面固定有左风管，所述左风管沿液氮管的轴向设置且连接有左风机，所述左风管上连接有若干沿自身轴向分布的左出风嘴；所述右支板朝向左支板的一面固定有右风管，所述右风管沿液氮管的轴向设置且连接有右风机，所述右风管上连接有若干沿自身轴向分布的右出风嘴，所述左出风嘴和所述右出风嘴相对设置。

通过采用上述技术方案，打开左风机和右风机后，一方面，左风机和右风机鼓风实现液氮的左右对流，进一步提高了铝合金型材的冷却均匀性；另一方面，当上送风组件和下送风组件之间形成对流时，液氮易在上下两边的吹动下向左右溢散，左风机和右风机鼓风能够将溢散的液氮吹回，起到节约液氮的作用。

优选的，所述出液嘴上连接有节流阀，所述节流阀电性连接有PLC控制台。

通过采用上述技术方案，节流阀的设置能够通过铝合金型材的大小调节液氮的用量，当铝合金型材较小时，能够起到节约液氮的作用。

第二方面，本申请提供一种铝合金型材冷却淬火工艺，采用如下的技术方案：

一种铝合金型材冷却淬火工艺，使用前述的铝合金型材挤压生产液氮冷却淬火设备对铝合金型材进行冷却淬火。

通过采用上述技术方案，本申请通过使用前述的铝合金型材挤压生产液氮冷却淬火设备对铝合金型材进行冷却淬火，降低了铝合金型材出现弯曲扭拧的可能性。

优选的，所述上送风组件、下送风组件的风速均为2-4m/s。

通过采用上述技术方案，控制上送风组件、下送风组件的风速为2-4m/s时，冷却淬火后的铝合金型材的扭拧度较低。

优选的，所述左风机和右风机的风速均为3-6m/s。

通过采用上述技术方案，控制左风机和右风机的风速为3-6m/s时，冷却淬火后的铝合金型材的扭拧度较低。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于本申请采用液氮对铝合金型材进行冷却淬火，并使用上送风组件和下送风组件将液氮吹向铝合金型材表面，上送风组件和下送风组件能够形成液氮的上下对流，使液氮能够均匀分布，提高了铝合金型材的冷却均匀性；

2、本申请中优选采用左风机和右风机后，一方面，左风机和右风机鼓风能够实现液氮的左右对流，进一步提高了铝合金型材的冷却均匀性；另一方面，当上送风组件和下送风组件之间形成对流时，液氮易在上下两边的吹动下向左右溢散，左风机和右风机鼓风能够将溢散的液氮吹回，起到节约液氮的作用；

3、本申请中优选在出液嘴上连接有节流阀，节流阀的设置使工作人员能够通过铝合金型材的大小调节液氮的用量，起到节约液氮的作用。

附图说明

图1是本申请实施例一种铝合金型材挤压生产液氮冷却淬火设备及铝合金型材冷却淬火工艺的结构示意图。

图2是本申请实施例用于体现圆辊的结构示意图。

图3是本申请实施例用于体现上送风组件的结构示意图。

附图标记说明：1、输送架；2、液氮管；3、液氮桶；4、支杆；5、固定板；6、支撑杆；7、出液嘴；8、节流阀；9、感应器；10、上送风组件；11、下送风组件；12、横架；13、支架；14、圆辊；15、风板；16、下风管；17、下风机；18、下出风嘴；19、上风管；20、上风机；21、上出风嘴；22、左支板；23、右支板；24、左风机；25、左风管；26、左出风嘴；27、右风机；28、右风管；29、右出风嘴。

具体实施方式

以下结合附图1-3、实施例和应用例对本申请作进一步详细说明。

实施例

本申请实施例公开一种铝合金型材挤压生产液氮冷却淬火设备，参照图1，包括用于输送铝合金型材的输送架1和用于输送液氮的液氮管2。液氮管2位于输送架1的正上方且连接有液氮桶3，输送架1的传输方向与液氮管2的轴向同向。输送架1上固定连接有四根竖直的支杆4，四根支杆4分别位于输送架1的四角，支杆4上固定连接有与输送架1平行的固定板5，固定板5朝向输送架1的一面固定连接有两根互相平行的支撑杆6，两根支撑杆6分别位于固定板5沿自身长度方向的两端。液氮管2固定连接于支撑杆6上且位于固定板5的中央，液氮管2沿自身轴向设置有若干开口朝向输送架1的出液嘴7，出液嘴7沿液氮管2的周向设置有三组，所有出液嘴7上均连接有节流阀8。液氮管2的周围设置有将液氮均匀吹向铝合金型材表面的送风机构，送风机构包括位于液氮管2上方的上送风组件10和位于液氮管2下方的下送风组件11，上送风组件10能够向输送架1方向送风，下送风组件11能够向液氮管2方向送风。

参照图1，当铝合金型材传输至输送架1上时，液氮桶3向液氮管2内输送液氮，打开节流阀8，使液氮从出液孔中流出，对铝合金型材进行降温。液氮流出后会快速下降，无法对铝合金型材均匀淬火。上送风组件10和下送风组件11能够形成液氮的上下对流，使液氮能够均匀分布，提高了铝合金型材的冷却均匀性。

参照图2，输送架1包括固定连接的横架12和支架13，支架13用于支撑横架12，横架12水平设置，横架12上转动连接有沿横架12长度方向均匀分布的若干圆辊14，圆辊14的轴向与液氮管2的轴向垂直。支架13上固定连接有风板15，风板15位于圆辊14的下方。

参照图1和图2，下送风组件11包括下风管16和连接下风管16的下风机17，下风管16沿液氮管2的轴向设置且固定于风板15朝向圆辊14的一面，下风管16沿风板15的宽度方向设置有多根，下风机17通过螺栓连接于风板15背对圆辊14的一面上。下风管16远离下风机17的一端不通，下风管16上连接有若干下出风嘴18，下出风嘴18沿下风管16的轴向均匀分布，下出风嘴18竖直设置且朝向每相邻两个圆辊14之间。

参照图3，上送风组件10包括上风管19和连接上风管19的上风机20。上风管19沿液氮管2的轴向设置且固定于固定板5朝向液氮管2的一面，上风管19沿固定板5的宽度方向设置有多根。上风机20通过螺栓连接于固定板5背对液氮管2的一面，上风管19远离上风机20的一端不通，上风管19上连接有若干上出风嘴21，上出风嘴21沿上风管19的轴向均匀分布，上出风嘴21竖直设置且朝向每相邻两个圆辊14之间。

参照图1和图3，打开节流阀8后，将上风机20和下风机17打开，上出风口和下出风口之间的风作用实现液氮的上下对流，实现液氮的均匀分布，提高了铝合金型材的冷却均匀性。

参照图1和图2，固定板5上一体成型有相互平行的左支板22和右支板23，左支板22和右支板23分别位于固定板5宽度方向的两侧。左支板22背对右支板23的一面通过螺栓连接有左风机24，左风机24上连接有固定于左支板22上的左风管25，左风管25远离左风机24的一端不通，左风管25的轴向与液氮管2的轴向平行且位于左支板22朝向右支板23的一面，左风管25上连接有若干沿自身轴向分布的左出风嘴26。右支板23背对左支板22的一面通过螺栓连接有右风机27，右风机27上连接有固定于右支板23上的右风管28，右风管28远离右风机27的一端不通，右风管28的轴向与液氮管2的轴向平行且位于右支板23朝向左支板22的一面，右风管28上连接有若干沿自身轴向分布的右出风嘴29。左出风嘴26的开口和右出风嘴29开口相对设置。

参照图1和图2，左风机24和右风机27的设置，能够通过左出风嘴26和右出风嘴29实现使液氮的左右对流，进一步提高了液氮均匀分布的可能性，提高了铝合金型材的冷却均匀性。且能够降低液氮在上出风嘴21和下出风嘴18的吹动下从左右两侧流出的可能性。

参照图1，输送台用于承接铝合金型材的一端连接有感应器9，感应器9电性连接有PLC控制台（图中未显示），PLC控制台与上风机20、下风机17、左风机24、右风机27和节流阀8均电性连接。当感应器9感应到铝合金型材被传输至输送架1上时，感应器9将信号传输至PLC控制台，工作人员通过PLC控制台控制节流阀8、上风机20、下风机17、左风机24和右风机27的打开，实现对铝合金型材的冷却淬火。

本申请实施例一种铝合金型材挤压生产液氮冷却淬火设备的实施原理为：当感应器9感应到铝合金型材被传输至输送架1上时，感应器9将信号传输至PLC控制台，通过PLC控制台控制节流阀8、上风机20、下风机17、左风机24和右风机27的打开，使液氮能够能先上下对流及左右对流，能够提高液氮均匀分布的可能性，降低铝合金型材冷却淬火时冷却不均匀的可能性。

应用例

应用例1

一种铝合金型材冷却淬火工艺，使用前述的铝合金型材挤压生产液氮冷却淬火设备对铝合金型材进行冷却淬火制得成品铝合金型材，冷却淬火时控制上风机和下风机的风速均为8m/s，左风机和右风机的风速均为10m/s；

冷却淬火所用铝合金型材的制备方法为：将0.2kg镍、0.008kg锗、0.3kg锡、1kg铜、0.7kg硅、0.5kg锰、0.06kg锌、0.008kg铬、2kg铁和95.224kg铝混合制成金属混合粉，接着金属混合粉在760℃下熔炼20min制得铝铸棒，接着将铝铸棒降温至500℃后在挤压机中以400mm/min速度挤出制得铝合金型材。

应用例2-7

应用例2-7均以应用例1为基础，与应用例1的区别仅在于：成品铝合金型材的冷却淬火条件不同，具体见表1。

表1.应用例1-7冷却淬火条件

应用例	上风机风速（m/s）	下风机风速（m/s）	左风机风速（m/s）	右风机风速（m/s）
					应用例1	8	8	10	10
应用例2	2	2	10	10
					应用例3	4	4	10	10
应用例4	3.5	3.5	10	10
					应用例5	3.5	3.5	3	3
应用例6	3.5	3.5	6	6
					应用例7	3.5	3.5	5	5

对比应用例

对比应用例1

一种铝合金型材冷却淬火工艺，将应用例1制得的铝合金型材浸入-196℃的冷水中20min制得成品铝合金型材。

分别对应用例1-7、对应用例1冷却淬火后的成品铝合金型材进行如下性能测试。

扭拧度测试：将制得的成品铝合金型材置于平台上，并使其一端紧贴平台，当成品铝合金型材借自重达到稳定时，测量成品铝合金型材翘起端的两侧端点与平台的间隙值，分别记为T1和T2，T1与T2之间的差值即为成品铝合金型材的扭拧度，测试结果见表2。

表2.应用例1-11、对比应用例1的测试结果

应用例	是否有水纹	扭拧度（mm/m）
			应用例1	无	0.305
应用例2	无	0.184
			应用例3	无	0.175
应用例4	无	0.125
			应用例5	无	0.027
应用例6	无	0.013
			应用例7	无	0.003
对比应用例1	有	2.352

分析上述数据可知，通过使用本申请冷却淬火制得的成品铝合金型材表面无水纹产生，且冷却淬火的均匀度较高，使成品铝合金型材的扭拧度极小。

分析应用例2-4、应用例5-7及应用例1的数据可知，当上风机和下风机的风速为2-4m/s、左风机和右风机的风速均为3-6m/s时，铝合金型材冷却淬火的均匀性较高，成品铝合金型材出现弯曲扭拧的可能性较低。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种铝合金型材挤压生产液氮冷却淬火设备，其特征在于：包括用于输送铝合金型材的输送架(1)和用于输送液氮的液氮管(2)，所述液氮管(2)位于输送架(1)的正上方且连接有液氮桶(3)，所述输送架(1)的传输方向与液氮管(2)的轴向同向，所述液氮管(2)沿自身轴向设置有若干出液嘴(7)，所述出液嘴(7)的开口朝向输送架(1)，所述液氮管(2)的周围设有用于将液氮吹向铝合金型材表面的送风机构，所述送风机构包括用于向输送架(1)方向送风的上送风组件(10)和用于向液氮管(2)方向送风的下送风组件(11)，所述上送风组件(10)位于液氮管(2)的上方，所述下送风组件(11)位于输送架(1)的下方。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金型材挤压生产液氮冷却淬火设备，其特征在于：所述输送架(1)包括固定连接的横架(12)和支架(13)，所述支架(13)用于支撑横架(12)，所述横架(12)水平设置，所述横架(12)上转动连接有沿横架(12)长度方向分布的若干圆辊(14)，所述圆辊(14)的轴向与液氮管(2)的轴向垂直。

3.根据权利要求2所述的一种铝合金型材挤压生产液氮冷却淬火设备，其特征在于：所述输送架(1)上固定连接有风板(15)，所述风板(15)位于圆辊(14)的下方，所述下送风组件(11)包括下风管(16)和连接下风管(16)的下风机(17)，所述下风管(16)固定于风板(15)朝向圆辊(14)的一面，所述下风管(16)沿液氮管(2)的轴向设置，所述下风管(16)上连接有若干沿自身轴向分布的下出风嘴(18)，所述下出风嘴(18)朝向液氮管(2)设置。

4.根据权利要求1所述的一种铝合金型材挤压生产液氮冷却淬火设备，其特征在于：所述输送架(1)上固定有固定板(5)，所述固定板(5)位于液氮管(2)的上方，所述上送风组件(10)包括上风管(19)和连接上风管(19)的上风机(20)，所述上风管(19)固定于固定板(5)朝向液氮管(2)的一面，所述上风管(19)沿液氮管(2)的轴向设置，所述上风管(19)上连接有若干沿自身轴向分布的上出风嘴(21)，所述上出风嘴(21)朝向输送架(1)设置。

5.根据权利要求1所述的一种铝合金型材挤压生产液氮冷却淬火设备，其特征在于：所述固定板(5)上连接有左支板(22)和右支板(23)，所述左支板(22)和所述右支板(23)分别位于固定板(5)宽度方向的两侧；所述左支板(22)朝向右支板(23)的一面固定有左风管(25)，所述左风管(25)沿液氮管(2)的轴向设置且连接有左风机(24)，所述左风管(25)上连接有若干沿自身轴向分布的左出风嘴(26)；所述右支板(23)朝向左支板(22)的一面固定有右风管(28)，所述右风管(28)沿液氮管(2)的轴向设置且连接有右风机(27)，所述右风管(28)上连接有若干沿自身轴向分布的右出风嘴(29)，所述左出风嘴(26)和所述右出风嘴(29)相对设置。

6.根据权利要求1所述的一种铝合金型材挤压生产液氮冷却淬火设备，其特征在于：所述出液嘴(7)上连接有节流阀(8)，所述节流阀(8)电性连接有PLC控制台。

7.一种铝合金型材冷却淬火工艺，其特征在于，使用权利要求1-6任一项所述的铝合金型材挤压生产液氮冷却淬火设备对铝合金型材进行冷却淬火。

8.根据权利要求7所述的一种铝合金型材冷却淬火工艺，其特征在于：所述上送风组件(10)、下送风组件(11)的风速均为2-4m/s。

9.根据权利要求7所述的一种铝合金型材冷却淬火工艺，其特征在于：所述左风机(24)和右风机(27)的风速均为3-6m/s。

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