CN113981198B - 一种用于解决铝合金紧固件晶间腐蚀的连续式热处理炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于解决铝合金紧固件晶间腐蚀的连续式热处理炉，包括炉体、传动装置、加热装置、固溶化装置、时效硬化装置和控制系统，炉体采用铝合金专用连续式网带炉，炉体内设置有固溶化工作区和时效硬化工作区，传动装置设置于炉体内，溶化工作区和时效硬化工作区之间活动设置有隔热挡板，加热装置设置于所述炉体下方并分别与固溶化工作区和时效硬化工作区相连通，固溶化装置设置于炉体对应固溶化工作区的上方，时效硬化装置设置于炉体对应时效硬化工作区的上方。通过采用上述技术方案，炉内运动作业，材料受热均匀；一体化热处理，缩小占地空间，自动化程度高，操作简单，控温精度高，炉温均匀性强，大大提高铝合金螺栓的综合性能。

Description

一种用于解决铝合金紧固件晶间腐蚀的连续式热处理炉

技术领域

本发明涉及螺栓热处理技术领域，尤其涉及一种用于解决铝合金紧固件晶间腐蚀的连续式热处理炉。

背景技术

铝合金螺栓的比重是钢的1/3，使用铝合金螺栓可以显著减轻汽车重量，符合轻量化趋势。但是，由于晶间腐蚀造成铝合金螺栓的延迟脆性断裂的问题始终得不到有效的解决，大批量生产高强度铝合金螺栓一直以来都是一个世界性难题。如何通过对现有装备进行产能提升和自动化升级，开发铝合金紧固件产品自动化专用设备，对实现铝合金制零部件的轻量化有着重要意义。

发明内容

综上所述，为克服现有技术的不足，本发明提供一种用于解决铝合金紧固件晶间腐蚀的连续式热处理炉。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种用于解决铝合金紧固件晶间腐蚀的连续式热处理炉，包括炉体、传动装置、加热装置、固溶化装置、时效硬化装置和控制系统，所述炉体采用铝合金专用连续式网带炉，所述炉体内设置有固溶化工作区和时效硬化工作区，所述传动装置设置于炉体内并依次穿过固溶化工作区和时效硬化工作区，所述溶化工作区和时效硬化工作区之间活动设置有隔热挡板，所述加热装置设置于所述炉体下方并分别与固溶化工作区和时效硬化工作区相连通，所述固溶化装置设置于炉体对应固溶化工作区的上方，所述时效硬化装置设置于炉体对应时效硬化工作区的上方。

通过采用上述技术方案，由于铝合金的成分元素包含Si、Fe、Mn、Zr等，通过在铝合金专用连续式网带炉上设置固溶化装置、时效硬化装置，炉内运动作业，材料受热均匀；实现固溶化处理和人工时效硬化热处理一体化，大大缩小了设备的占地空间；无需人工在多设备之间转移操作，提高生产效率；全过程自动化控制，自动化程度高，操作简单，相对于手动操作，保证材料性能一致性，控温精度高，炉温均匀性强；并且铝合金专用连续式网带炉上，将螺栓坯型进行连续性固溶化处理和人工时效硬化热处理，成品的平均晶粒度在轴向方向最大不超过150μm，径向方向最大不超过90μm，且无晶间腐蚀，在提高产品强度的情况下解决铝合金螺栓晶间腐蚀的问题，大大提高铝合金螺栓的综合性能。

本发明进一步设置：所述炉体包括上机壳和下机壳，所述炉体内设置有顶罩，所述炉体顶部设置有用于控制所述顶罩沿所述上机壳上下滑动的驱动装置，所述加热装置包括蓄热管、用于加热固溶化工作区的第一加热组件和用于加热时效硬化工作区的第二加热组件，所述蓄热管设置于所述下机壳的下端并通过导管与所述下机壳相连通，所述导管为一个以上并均匀分布于固溶化工作区和时效硬化工作区内，所述第一加热组件包括三组以上的固溶导管，所述固溶导管一端与所述下机壳对应所述固溶化工作区的侧壁相连通，另一端与所述蓄热管相连通，所述固溶导管对应所述固溶化工作区侧壁的一端设置有温度调节阀。

通过采用上述技术方案，加热装置采用底部蓄热和两侧加热，大大提高了加热的效率；同时设置顶罩，缩小固溶化工作区和时效硬化工作区的加热空间，进一步提高加热效率和保温时长，热量利用率高，降低能耗，环保节约；三组以上的固溶导管，在保持加热速度的同时保持炉温均匀性，避免螺栓坯型内外温差过大造成螺栓坯型变形；设置温度调节阀，配合控制系统，控温精度高，成品质量高。

本发明进一步设置：所述固溶化装置包括设置于上机壳两侧的冷风管和设置于上机壳顶部的风箱，所述冷风管一端与督导风箱连通，另一端与所述上机壳对应所述固溶化工作区的侧壁相连通，所述冷风管对应所述固溶化工作区的一端设置有用于控制风量大小的风量调节阀。

通过采用上述技术方案，当完成固溶保温后，驱动装置控制顶罩沿所述上机壳上移至冷风管上方，放大受热空间，便于散热，同时使得冷风管与固溶化工作区连通，冷风快速下压，使得铝合金紧固快速冷却，得到均匀的过饱和固溶体，同时消除由于冷热加工产生的应力，以及获得适宜的晶粒度。

本发明进一步设置：所述固溶导管采用的固溶温度为530℃-550℃，固溶时长为3-5 min，保温时长为20-30min，所述冷风管的冷却速率为70-90℃/s。

通过采用上述技术方案，采用较低的固溶温度，保证较小的晶粒度，然后经时效处理后，提高铝合金紧固件的硬度、强度和抗腐蚀性，而冷风管的冷却速率达到70-90℃/s，可实现快速冷却，冷却时长仅为6-8s，可抑制冷却过程中第二相的析出，以便时效后获得最高的强度和最好的耐蚀性，大大提高了固溶化处理的效果，提高了成品质量。

本发明进一步设置：所述时效硬化装置包括设置于上机壳对应所述时效硬化工作区上方的降水机构和设置于下机壳的集水机构，所述降水机构包括设置于炉体顶部的进水管和设置于上机壳内壁顶部的喷头，所述集水机构包括设置下机壳两侧的集水槽。

通过采用上述技术方案，进水管连通水源，控制系统控制喷头洒水，落于顶罩上，然后向两侧滑落落于集水槽内，水流带走空气的热度同时对顶罩进行降温，相较于自然时效冷却，其冷却速度更高，可保证过饱和固溶体是固定的且不分解，防止强化相的析出，且由于水的比热容大，其吸收的热量大，但其升温不快，因此时效硬化的温度保持稳定降低，其冷却降温的稳定性高，可降低铝合金紧固件的残余应力和残余变形，保证成品质量的稳定。

本发明进一步设置：所述顶罩对应所述集水槽的两侧设置有安装部，所述安装部内设置有安装槽，所述安装槽内设置有集水板，所述集水板与所述安装部铰连接，所述集水板外壁与所述安装部内壁磁性连接，集水槽对应所述上机壳的一端设置有用于顶开集水板的顶件。

通过采用上述技术方案，当水沿顶罩的侧壁下滑至集水板，水在重力的影响下沿集水板向两侧聚集，然后通过安装部与上机壳的间隙内下落至集水槽内，当炉体内进行时效硬化冷却时，驱动装置控制顶罩上移，当完成时效硬化冷却时，驱动装置控制顶罩下移至集水槽上方，此时顶件与所述集水板相抵，使得集水板翻转，集水板上的积水从集水板与安装槽的间隙落入集水槽中，避免集水板积水过多影响落水降温，同时当驱动装置控制顶罩上移时，所述集水板与所述安装部之间设置有复位件，复位件使得集水板翻转复位，然后集水板与安装部磁性连接，不会因小水流造成集水板翻转，确保水流沿上机壳内壁下流，不会溅落于时效硬化工作区内，确保运行的稳定性。

本发明进一步设置：所述第二加热组件包括1-2组的加热导管，所述加热导管一端与所述下机壳对应所述时效硬化工作区的侧壁相连通，另一端与所述蓄热管相连通，所述加热导管的加热温度为120-180℃，加热时长为5-10min，保温时长为30-50min。

通过采用上述技术方案，当完成人工时效硬化热处理后，铝合金紧固件的楔负载强度：≥410MPa、屈服强度：≥360MPa、破坏扭矩：≥16.5N.m，大大提高了铝合金紧固件的强度，同时平均晶粒度在轴向方向最大不超过150μm，径向方向最大不超过90μm，且无晶间腐蚀，解决了铝合金紧固件因晶间腐蚀造成的延迟脆性断裂的问题。

本发明进一步设置：所述集水槽对应所述加热导管的位置设置有用于隔绝积水与加热导管的隔水部，所述隔水部中空设置，所述加热导管穿过所述隔水部与时效硬化工作区相连通所述隔水部顶部设置有用于防止积水的弧形顶面。

通过采用上述技术方案，加热导管穿插于所述隔水部内，可避免水与加热导管相接触，影响加热导管的加热效率，同时设置弧形顶面可避免隔水部顶部积水。

本发明进一步设置：所述时效硬化工作区下方设置有蓄热腔，所述集水槽的底壁倾斜设置，所述集水槽对应时效硬化工作区的一端与所述蓄热腔相连通，所述导管穿过所述蓄热腔与所述蓄热管相连通。

通过采用上述技术方案，蓄热腔位于时效硬化工作区下方，蓄热管通过导管放热使机体内升温时，由于蓄热腔内蓄水，一定的热量被水吸收，使得升温更加均匀，而集水槽的水向蓄热腔内流动，可降低蓄热腔的水温，设置蓄热腔可避免急冷急热，不易产生内外应力差，不易变形。

本发明进一步设置：所述蓄热腔设置有出水孔，所述出水孔与出水组件相连通。

通过采用上述技术方案，当蓄热腔水位过高时，通过出水孔排水，同时温水排出，冷水排入，避免蓄热腔水温过高，影响时效硬化冷却。

下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式。

附图说明

图1为本发明实施例结构结构图；

图2为本发明实施例的剖视图；

图3为本发明实施例的局部结构立体剖视图；

图4为本发明实施例顶罩的立体图；

附图标记：1.炉体，11.固溶化工作区，12.时效硬化工作区，13.隔热挡板，14.上机壳，15.下机壳，2.加热装置，21.蓄热管，22.第一加热组件，221.固溶导管，222.温度调节阀，23.第二加热组件，24.导管，3.固溶化装置，31.冷风管，32.风箱，33.风量调节阀，4.时效硬化装置，41.降水机构，411.进水管，412.喷头，42.集水机构，421.集水槽，422.顶件，423.隔水部，4231.弧形顶面，424.蓄热腔，5.顶罩，51.安装部，52.安装槽，53.集水板，6.驱动装置。

具体实施方式

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

参见附图1-4，本实施例公开的一种用于解决铝合金紧固件晶间腐蚀的连续式热处理炉，包括炉体1、传动装置、加热装置2、固溶化装置3、时效硬化装置4和控制系统，所述炉体1采用铝合金专用连续式网带炉，所述炉体1内设置有固溶化工作区11和时效硬化工作区12，所述传动装置设置于炉体1内并依次穿过固溶化工作区11和时效硬化工作区12，所述溶化工作区和时效硬化工作区12之间活动设置有隔热挡板13，所述加热装置2设置于所述炉体1下方并分别与固溶化工作区11和时效硬化工作区12相连通，所述固溶化装置3设置于炉体1对应固溶化工作区11的上方，所述时效硬化装置4设置于炉体1对应时效硬化工作区12的上方。

本实施例进一步设置：所述炉体1包括上机壳14和下机壳15，所述炉体1内设置有顶罩5，所述炉体1顶部设置有用于控制所述顶罩5沿所述上机壳14上下滑动的驱动装置6，所述加热装置2包括蓄热管21、用于加热固溶化工作区11的第一加热组件22和用于加热时效硬化工作区12的第二加热组件23，所述蓄热管21设置于所述下机壳15的下端并通过导管24与所述下机壳15相连通，所述导管24为一个以上并均匀分布于固溶化工作区11和时效硬化工作区12内，所述第一加热组件22包括三组以上的固溶导管221，所述固溶导管221一端与所述下机壳15对应所述固溶化工作区11的侧壁相连通，另一端与所述蓄热管21相连通，所述固溶导管221对应所述固溶化工作区11侧壁的一端设置有温度调节阀222。

本实施例进一步设置：所述固溶化装置3包括设置于上机壳14两侧的冷风管31和设置于上机壳14顶部的风箱32，所述冷风管31一端与督导风箱32连通，另一端与所述上机壳14对应所述固溶化工作区11的侧壁相连通，所述冷风管31对应所述固溶化工作区11的一端设置有用于控制风量大小的风量调节阀33。

本实施例进一步设置：所述固溶导管221采用的固溶温度为530℃-550℃，固溶时长为3-5 min，保温时长为20-30min，所述冷风管31的冷却速率为70-90℃/s。

本实施例进一步设置：所述时效硬化装置4包括设置于上机壳14对应所述时效硬化工作区12上方的降水机构41和设置于下机壳15的集水机构42，所述降水机构41包括设置于炉体1顶部的进水管411和设置于上机壳14内壁顶部的喷头412，所述集水机构42包括设置下机壳15两侧的集水槽421。

本实施例进一步设置：所述顶罩5对应所述集水槽421的两侧设置有安装部51，所述安装部51内设置有安装槽52，所述安装槽52内设置有集水板53，所述集水板53与所述安装部51铰连接，所述集水板53外壁与所述安装部51内壁磁性连接，集水槽421对应所述上机壳14的一端设置有用于顶开集水板53的顶件422。

本实施例进一步设置：所述第二加热组件23包括1-2组的加热导管24，所述加热导管24一端与所述下机壳15对应所述时效硬化工作区12的侧壁相连通，另一端与所述蓄热管21相连通，所述加热导管24的加热温度为120-180℃，加热时长为5-10min，保温时长为30-50min。

本实施例进一步设置：所述集水槽421对应所述加热导管24的位置设置有用于隔绝积水与加热导管24的隔水部423，所述隔水部423中空设置，所述加热导管24穿过所述隔水部423与时效硬化工作区12相连通所述隔水部423顶部设置有用于防止积水的弧形顶面4231。

本实施例进一步设置：所述时效硬化工作区12下方设置有蓄热腔424，所述集水槽421的底壁倾斜设置，所述集水槽421对应时效硬化工作区12的一端与所述蓄热腔424相连通，所述导管24穿过所述蓄热腔424与所述蓄热管21相连通。

本实施例进一步设置：所述蓄热腔424设置有出水孔，所述出水孔与出水组件相连通。

上述的“之间”并不仅仅指方位、位置之间，还包括指不同零件的相互作用之间的意思，上述的“上、下”只是相对描述，便于描述和理解，不排除使用其它可能性。

尽管本文较多地使用了炉体1，固溶化工作区11，时效硬化工作区12，隔热挡板13，上机壳14，下机壳15，加热装置2，蓄热管21，第一加热组件22，固溶导管221，温度调节阀222，第二加热组件23，导管24，固溶化装置3，冷风管31，风箱32，风量调节阀33，时效硬化装置4，降水机构41，进水管411，喷头412，集水机构42，集水槽421，顶件422，隔水部423，弧形顶面4231，蓄热腔424，顶罩5，安装部51，安装槽52，集水板53，驱动装置6等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (7)

1.一种用于解决铝合金紧固件晶间腐蚀的连续式热处理炉，其特征在于：包括炉体、传动装置、加热装置、固溶化装置、时效硬化装置和控制系统，所述炉体采用铝合金专用连续式网带炉，所述炉体内设置有固溶化工作区和时效硬化工作区，所述传动装置设置于炉体内并依次穿过固溶化工作区和时效硬化工作区，所述溶化工作区和时效硬化工作区之间活动设置有隔热挡板，所述加热装置设置于所述炉体下方并分别与固溶化工作区和时效硬化工作区相连通，所述固溶化装置设置于炉体对应固溶化工作区的上方，所述时效硬化装置设置于炉体对应时效硬化工作区的上方，所述炉体包括上机壳和下机壳，所述炉体内设置有顶罩，所述炉体顶部设置有用于控制所述顶罩沿所述上机壳上下滑动的驱动装置，所述加热装置包括蓄热管、用于加热固溶化工作区的第一加热组件和用于加热时效硬化工作区的第二加热组件，所述蓄热管设置于所述下机壳的下端并通过导管与所述下机壳相连通，所述导管为一个以上并均匀分布于固溶化工作区和时效硬化工作区内，所述第一加热组件包括三组以上的固溶导管，所述固溶导管一端与所述下机壳对应所述固溶化工作区的侧壁相连通，另一端与所述蓄热管相连通，所述固溶导管对应所述固溶化工作区侧壁的一端设置有温度调节阀，所述固溶化装置包括设置于上机壳两侧的冷风管和设置于上机壳顶部的风箱，所述冷风管一端与督导风箱连通，另一端与所述上机壳对应所述固溶化工作区的侧壁相连通，所述冷风管对应所述固溶化工作区的一端设置有用于控制风量大小的风量调节阀，所述时效硬化装置包括设置于上机壳对应所述时效硬化工作区上方的降水机构和设置于下机壳的集水机构，所述降水机构包括设置于炉体顶部的进水管和设置于上机壳内壁顶部的喷头，所述集水机构包括设置下机壳两侧的集水槽。

2.根据权利要求1所述的一种用于解决铝合金紧固件晶间腐蚀的连续式热处理炉，其特征在于：所述固溶导管采用的固溶温度为530℃-550℃，固溶时长为3-5 min，保温时长为20-30min，所述冷风管的冷却速率为70-90℃/s。

3.根据权利要求1所述的一种用于解决铝合金紧固件晶间腐蚀的连续式热处理炉，其特征在于：所述顶罩对应所述集水槽的两侧设置有安装部，所述安装部内设置有安装槽，所述安装槽内设置有集水板，所述集水板与所述安装部铰连接，所述集水板外壁与所述安装部内壁磁性连接，集水槽对应所述上机壳的一端设置有用于顶开集水板的顶件。

4.根据权利要求3所述的一种用于解决铝合金紧固件晶间腐蚀的连续式热处理炉，其特征在于：所述第二加热组件包括1-2组的加热导管，所述加热导管一端与所述下机壳对应所述时效硬化工作区的侧壁相连通，另一端与所述蓄热管相连通，所述加热导管的加热温度为120-180℃，加热时长为5-10min，保温时长为30-50min。

5.根据权利要求4所述的一种用于解决铝合金紧固件晶间腐蚀的连续式热处理炉，其特征在于：所述集水槽对应所述加热导管的位置设置有用于隔绝积水与加热导管的隔水部，所述隔水部中空设置，所述加热导管穿过所述隔水部与时效硬化工作区相连通所述隔水部顶部设置有用于防止积水的弧形顶面。

6.根据权利要求5所述的一种用于解决铝合金紧固件晶间腐蚀的连续式热处理炉，其特征在于：所述时效硬化工作区下方设置有蓄热腔，所述集水槽的底壁倾斜设置，所述集水槽对应时效硬化工作区的一端与所述蓄热腔相连通，所述导管穿过所述蓄热腔与所述蓄热管相连通。

7.根据权利要求6所述的一种用于解决铝合金紧固件晶间腐蚀的连续式热处理炉，其特征在于：所述蓄热腔设置有出水孔，所述出水孔与出水组件相连通。

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