CN116179973A - 一种铝基体的金属化合物固溶方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铝合金加工技术领域，公开了一种铝基体的金属化合物固溶方法，包括固熔炉，所述固熔炉的两端均为开口设置，固熔炉内还设有利用电磁加热原理对固溶箱加热的加热线圈，固熔炉的下方设有水箱，水箱上设有与固溶箱同轴的光圈闸门，水箱内设有同轴布置的涡轮与中心齿轮，以及均匀布置的多组搅拌件，搅拌件的底端还设有与中心齿轮相啮合的行星齿轮，且水箱的顶端还连通有驱动管，驱动管的另一端与涡轮的位置相对应，水箱的底端还设有滑座与导轨，以及滑座的定位组件，定位组件包括相适配的定位凸球和球形槽，以及安装在滑座一侧的弹簧。相较于现有技术，本申请解决了铝合金固溶效率低等系列问题。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金加工技术领域，具体为一种铝基体的金属化合物固溶方法。
背景技术
固溶强化是合金元素固溶到基体(溶剂)后，使基体的位错密度增大，同时品格发生畸变，畸变产生的应力场与位错周围的弹性应力场交互作用，使合金元素原子聚集到位错线附近，形成“气团”位错运动要克服气团钉扎作用，带气团一起运动，或者从气团挣脱出来，因而需要更大的切应力。另外，合金元素的原子还会改变固溶体的弹性常数、扩散系数、内聚力和原子的排列缺陷，使位错线变弯，使位错运动阻力增大，从而使材料得到强化。使得合金元素固溶到基体形成固溶体，合金的强度、硬度都会得到提高。采用精密固溶处理技术，实现铝合金固溶处理时可溶金属间化合物先后溶入铝基体，对于汽车车身轻量化具有重要意义。
现有技术中，公开号为CN113736975A的中国专利文献提出了一种铝合金加工固溶热处理炉及固溶方法，螺母A上升的过程中通过承重板带动冷却完成的铝合金进行上升，通过蒸汽驱动冷却机构带动取料机构对冷却完成铝合金进行捞取，方便工作人员拿取冷却完成的铝合金，提高后续加工效率，但是在实际应用时，依旧需要将加热后的铝合金捞出，再置入冷却池中，这一操作延长了受热铝合金入水冷却前的操作时长，不利于实现对受热铝合金的快速冷却，导致第二相从固溶体中重新析出，从而影响固溶效果，另外，针对冷却水冷却过程中，在节省冷却水的前提下，受热铝合金将热量传导至水下需要经过一段时间的热量交换，才能使冷却水完全吸收热量，冷却效果在短时间内不够显著，因此，本申请公开了一种铝基体的金属化合物固溶方法来满足铝合金的固溶需求。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种铝基体的金属化合物固溶方法，具备提高铝合金固溶效率等优点，解决了铝合金固溶效率低等系列问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种铝基体的金属化合物固溶方法，包括以下操作步骤：
S1、固溶：先将铝合金加热到其溶解度曲线以上、固相线以下的温度区间并保温一定时间，使第二相溶入固溶体中；
S2、冷却：将经过S1处理后的铝合金置于水箱中冷却，得到室温下的固溶体；
上述铝合金固溶过程中还涉及到铝基体的金属化合物固溶设备，包括安装在支架上的固熔炉，所述固熔炉的两端均为开口设置，所述固熔炉内还设有利用电磁加热原理对固溶箱加热的加热线圈，所述固熔炉的下方设有水箱，所述固溶箱悬挂在所述固熔炉内并与所述水箱的位置相对应，所述水箱上设有与所述固溶箱同轴的光圈闸门，所述水箱内设有同轴布置的涡轮与中心齿轮，以及均匀布置的多组搅拌件，所述搅拌件的底端还设有与所述中心齿轮相啮合的行星齿轮，且所述水箱的顶端还连通有驱动管，所述驱动管的另一端与所述涡轮的位置相对应，所述水箱的底端还设有滑座与导轨，以及所述滑座的定位组件，所述定位组件包括相适配的定位凸球和球形槽，以及安装在所述滑座一侧的弹簧。
优选地，所述固熔炉的内部开设有内腔，所述加热线圈安装在所述内腔的侧壁上，且所述固溶箱通过耐高温吊缆与多个悬吊缆绳悬吊在所述固熔炉内部并与所述固熔炉同轴布置，所述悬吊缆绳的两端分别连接在所述固溶箱的顶端及所述耐高温吊缆的底端，所述固溶箱为铁材质。
优选地，所述水箱安装在所述滑座的顶部，所述光圈闸门完全闭合时，其内径大小恰好与所述耐高温吊缆的外径大小一致。
优选地，所述水箱的底端设有齿轮腔，所述涡轮与所述中心齿轮之间连接有同一个转动安装在所述水箱底端的中心轴，所述中心齿轮位于所述齿轮腔内，所述涡轮位于所述水箱的底侧外，且所述涡轮的进气端与所述驱动管的底端相连通，所述驱动管的另一端延伸至所述水箱内并连接有进气盘。
优选地，所述水箱的顶端内壁上开设有水位线，所述水位线位于所述进气盘的下方。
优选地，多个所述行星齿轮均转动安装在所述齿轮腔内，且所述行星齿轮的顶端连接有与其同轴布置的旋转轴，所述旋转轴的顶端延伸至所述水箱内，所述搅拌件安装在对应所述旋转轴的顶端。
优选地，两个所述导轨平行布置，且所述导轨的顶端开设有导向槽，所述滑座的底部转动安装有滚轮，所述滚轮位于对应侧的所述导向槽内，所述滑座的两端还分别安装有把手和尾座。
优选地，其中一个所述支架上还安装有固定板，所述固定板上滑动套设有导杆，所述导杆的一端连接有与所述尾座相贴合的橡胶板。
优选地，所述弹簧套设在对应的所述导杆上，且所述弹簧的两端分别连接在所述固定板与所述橡胶板上。
优选地，所述球形槽开设在所述导轨的顶侧，所述定位凸球安装在所述橡胶板的底部并与所述球形槽的位置相对应，所述水箱与所述固溶箱同轴时，所述定位凸球恰好卡设在对应的所述球形槽内。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种铝基体的金属化合物固溶方法，具备以下有益效果：
1、该铝基体的金属化合物固溶方法，通过耐高温吊缆将装载有铝合金的固溶箱悬挂在对应加热线圈的高度，随即加热线圈通电，使得铁材质的固溶箱发生“涡流”效应，从而发热对其中的铝合金进行加热并保温一段时间后，直接控制耐高温吊缆下降固溶箱的高度，使其进入下方的水箱内，对高温处理后的铝合金进行快速冷却处理，相较于现有技术，无需将高温状态下的铝合金打捞出再重新放置进冷却水中，缩减了铝合金的移动路径，实现更高效的冷却处理，防止第二相从固溶体中重新析出，提高了铝合金固溶过程中的稳定性，优化了铝基体的固溶效果，进一步提高了铝合金包括硬度在内的整体性能。
2、该铝基体的金属化合物固溶方法，通过推动把手，在滚轮与导向槽的导向作用下，将滑座及其上的水箱移动至对应固溶箱的正下方位置，随即打开光圈闸门，控制耐高温吊缆将固溶箱由固熔炉内放置进水箱中，并在固溶箱进入水箱内后，关闭光圈闸门，这样一来，水箱便形成了相对密封的环境，而固溶箱在进入水箱内后由于高温与冷却水直接接触的原因，便会在水箱内产生高温蒸汽，进而通过驱动管将高温蒸汽向外排出，从而推动涡轮转动，并通过中心轴带动上方的中心齿轮转动，进而带动多个行星齿轮同步转动，并通过旋转轴驱动多个搅拌件转动，如此一来，便能在铝合金进行冷却时，加速水箱内的水流流动，实现更高效的冷却水与固溶箱之间的热量交换，优化对铝合金的瞬时冷却效果，在短时间内冷却强度具有显著提高。
3、该铝基体的金属化合物固溶方法，通过推动把手将水箱移动至固溶箱的正下方对铝合金进行冷却的过程中，伴随滑座的快速移动，尾座优先与橡胶板挤压接触，此时的弹簧开始压缩蓄力，直至定位凸球滑移至对应侧的球形槽内，滑座静止，且水箱恰好与固溶箱同轴，如此一来，弹簧与橡胶板等协同配合，既能避免水箱静止时因惯性影响造成冷却水溅出，起到缓冲作用，又能使得水箱精准定位，实现后续的稳定冷却操作，提高了整个铝合金固溶过程的实用性与稳定性。
附图说明
图1为本发明固溶设备立体结构示意图；
图2为本发明固溶设备部分剖开立体结构示意图；
图3为本发明图3中部分立体结构示意图；
图4为本发明固溶设备水箱剖开立体结构示意图；
图5为本发明滑座立体结构示意图；
图6为本发明定位组件立体结构示意图；
图7为本发明滑座侧视结构示意图。
图中：1、支架；2、固熔炉；3、内腔；4、加热线圈；5、固溶箱；6、耐高温吊缆；7、滑座；8、水箱；9、齿轮腔；10、光圈闸门；11、驱动管；12、涡轮；13、中心齿轮；14、进气盘；15、水位线；16、行星齿轮；17、搅拌件；18、悬吊缆绳；19、导轨；20、导向槽；21、滚轮；22、把手；23、尾座；24、固定板；25、导杆；26、橡胶板；27、弹簧；28、定位凸球。
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。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种铝基体的金属化合物固溶方法。
本申请的一种典型的实施方式中，如图1-7所示，一种铝基体的金属化合物固溶方法，包括以下操作步骤：
S1、固溶：先将铝合金加热到其溶解度曲线以上、固相线以下的温度区间并保温一定时间，使第二相溶入固溶体中；
S2、冷却：将经过S1处理后的铝合金置于水箱中冷却，得到室温下的固溶体；
上述铝合金固溶过程中还涉及到铝基体的金属化合物固溶设备，包括安装在支架1上的固熔炉2，所述固熔炉2的两端均为开口设置，所述固熔炉2内还设有利用电磁加热原理对固溶箱5加热的加热线圈4，所述固熔炉2的下方设有水箱8，所述固溶箱5悬挂在固熔炉2内并与水箱8的位置相对应，水箱8上设有与固溶箱5同轴的光圈闸门10，水箱8内设有同轴布置的涡轮12与中心齿轮13，以及均匀布置的多组搅拌件17，搅拌件17的底端还设有与中心齿轮13相啮合的行星齿轮16，且水箱8的顶端还连通有驱动管11，驱动管11的另一端与涡轮12的位置相对应，水箱8的底端还设有滑座7与导轨19，以及滑座7的定位组件，定位组件包括相适配的定位凸球28和球形槽，以及安装在滑座7一侧的弹簧27，采用本申请中的固溶设备时，通过将装载有铝型材的固溶箱5悬挂在对应加热线圈4的高度，随即加热线圈4通电，对铁材质的固溶箱5起到“涡流”效应，从而发热对其中的铝合金进行加热并保温一段时间后，直接下降固溶箱5的高度，使其进入下方的水箱8内，对高温处理后的铝合金进行快速冷却处理，相较于现有技术，无需将高温状态下的铝合金打捞出再重新放置进冷却水中，缩减了铝合金的移动路径，实现更高效的冷却处理，防止第二相从固溶体中重新析出，提高了铝合金固溶过程中的稳定性，此外，通过水箱8对高温下的铝合金进行冷却时，配合光圈闸门10的闭合效果，水箱8中产生的高温蒸汽由驱动管11输出，并推动涡轮12转动，从而通过中心齿轮13带动多个行星齿轮16同步转动，进而驱动多个不同位置上的搅拌件17转动，加速水流运动，促进水箱8中的冷却水与固溶箱5充分换热，促进冷却，在短时间内具有显著的降温效果。
作为本实施例中的一种优选实施方式，参考附图2-4，固熔炉2的内部开设有内腔3，加热线圈4安装在内腔3的侧壁上，且固溶箱5通过耐高温吊缆6与多个悬吊缆绳18悬吊在固熔炉2内部并与固熔炉2同轴布置，悬吊缆绳18的两端分别连接在固溶箱5的顶端及耐高温吊缆6的底端，固溶箱5为铁材质，通过耐高温吊缆6将装载有铝合金的固溶箱5悬挂在对应加热线圈4的高度，随即加热线圈4通电，使得铁材质的固溶箱5发生“涡流”效应，从而发热对其中的铝合金进行加热并保温一段时间后，直接控制耐高温吊缆6下降固溶箱5的高度，使其进入下方的水箱8内，对高温处理后的铝合金进行快速冷却处理，相较于现有技术，无需将高温状态下的铝合金打捞出再重新放置进冷却水中，缩减了铝合金的移动路径，实现更高效的冷却处理，防止第二相从固溶体中重新析出，提高了铝合金固溶过程中的稳定性，优化了铝基体的固溶效果，进一步提高了铝合金包括硬度在内的整体性能。
作为本实施例中的一种优选实施方式，参考附图2-4，水箱8安装在滑座7的顶部，光圈闸门10完全闭合时，其内径大小恰好与耐高温吊缆6的外径大小一致，水箱8的底端设有齿轮腔9，涡轮12与中心齿轮13之间连接有同一个转动安装在水箱8底端的中心轴，中心齿轮13位于齿轮腔9内，涡轮12位于水箱8的底侧外，且涡轮12的进气端与驱动管11的底端相连通，驱动管11的另一端延伸至水箱8内并连接有进气盘14，多个行星齿轮16均转动安装在齿轮腔9内，且行星齿轮16的顶端连接有与其同轴布置的旋转轴，旋转轴的顶端延伸至水箱8内，搅拌件17安装在对应旋转轴的顶端，两个导轨19平行布置，且导轨19的顶端开设有导向槽20，滑座7的底部转动安装有滚轮21，滚轮21位于对应侧的导向槽20内，滑座7的两端还分别安装有把手22和尾座23，当固溶箱5内的铝合金需要冷却时，通过推动把手22，在滚轮21与导向槽20的导向作用下，将滑座7及其上的水箱8移动至对应固溶箱5的正下方位置，随即打开光圈闸门10，控制耐高温吊缆6将固溶箱5由固熔炉2内放置进水箱8中，并在固溶箱5进入水箱8内后，关闭光圈闸门10，这样一来，水箱8便形成了相对密封的环境，而固溶箱5在进入水箱8内后由于高温与冷却水直接接触的原因，便会在水箱8内产生高温蒸汽，进而通过驱动管11将高温蒸汽向外排出，从而推动涡轮12转动，并通过中心轴带动上方的中心齿轮13转动，进而带动多个行星齿轮16同步转动，并通过旋转轴驱动多个搅拌件17转动，如此一来，便能在铝合金进行冷却时，加速水箱8内的水流流动，实现更高效的冷却水与固溶箱5之间的热量交换，优化对铝合金的瞬时冷却效果，在短时间内冷却强度具有显著提高。
作为本实施例中的一种优选实施方式，参考附图4，水箱8的顶端内壁上开设有水位线15，水位线15位于进气盘14的下方，通过设置水位线15，避免水箱8内的冷却水注入过量，在固溶箱5下降至水箱8内时造成冷却水溢出，从而造成水资源浪费。
作为本实施例中的一种优选实施方式，参考附图5-7，其中一个支架1上还安装有固定板24，固定板24上滑动套设有导杆25，导杆25的一端连接有与尾座23相贴合的橡胶板26，弹簧27套设在对应的导杆25上，且弹簧27的两端分别连接在固定板24与橡胶板26上，球形槽开设在导轨19的顶侧，定位凸球28安装在橡胶板26的底部并与球形槽的位置相对应，水箱8与固溶箱5同轴时，定位凸球28恰好卡设在对应的球形槽内，上述通过推动把手22将水箱8移动至固溶箱5的正下方对铝合金进行冷却的过程中，伴随滑座7的快速移动，尾座23优先与橡胶板26挤压接触，此时的弹簧27开始压缩蓄力，直至定位凸球28滑移至对应侧的球形槽内，滑座7静止，且水箱8恰好与固溶箱5同轴，如此一来，弹簧27与橡胶板26等协同配合，既能避免水箱8静止时因惯性影响造成冷却水溅出，起到缓冲作用，又能使得水箱8精准定位，实现后续的稳定冷却操作，提高了整个铝合金固溶过程的实用性与稳定性。
本发明工作原理：在使用时，通过耐高温吊缆6将装载有铝合金的固溶箱5悬挂在对应加热线圈4的高度，随即加热线圈4通电，使得铁材质的固溶箱5发生“涡流”效应，从而发热对其中的铝合金进行加热并保温一段时间后，直接控制耐高温吊缆6下降固溶箱5的高度，使其进入下方的水箱8内，对高温处理后的铝合金进行快速冷却处理，相较于现有技术，无需将高温状态下的铝合金打捞出再重新放置进冷却水中，缩减了铝合金的移动路径，实现更高效的冷却处理，防止第二相从固溶体中重新析出，提高了铝合金固溶过程中的稳定性，优化了铝基体的固溶效果，进一步提高了铝合金包括硬度在内的整体性能。
当固溶箱5内的铝合金需要冷却时，通过推动把手22，在滚轮21与导向槽20的导向作用下，将滑座7及其上的水箱8移动至对应固溶箱5的正下方位置，随即打开光圈闸门10，控制耐高温吊缆6将固溶箱5由固熔炉2内放置进水箱8中，并在固溶箱5进入水箱8内后，关闭光圈闸门10，这样一来，水箱8便形成了相对密封的环境，而固溶箱5在进入水箱8内后由于高温与冷却水直接接触的原因，便会在水箱8内产生高温蒸汽，进而通过驱动管11将高温蒸汽向外排出，从而推动涡轮12转动，并通过中心轴带动上方的中心齿轮13转动，进而带动多个行星齿轮16同步转动，并通过旋转轴驱动多个搅拌件17转动，如此一来，便能在铝合金进行冷却时，加速水箱8内的水流流动，实现更高效的冷却水与固溶箱5之间的热量交换，优化对铝合金的瞬时冷却效果，在短时间内冷却强度具有显著提高。
通过推动把手22将水箱8移动至固溶箱5的正下方对铝合金进行冷却的过程中，伴随滑座7的快速移动，尾座23优先与橡胶板26挤压接触，此时的弹簧27开始压缩蓄力，直至定位凸球28滑移至对应侧的球形槽内，滑座7静止，且水箱8恰好与固溶箱5同轴，如此一来，弹簧27与橡胶板26等协同配合，既能避免水箱8静止时因惯性影响造成冷却水溅出，起到缓冲作用，又能使得水箱8精准定位，实现后续的稳定冷却操作，提高了整个铝合金固溶过程的实用性与稳定性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种铝基体的金属化合物固溶方法，其特征在于：包括以下操作步骤：
S1、固溶：先将铝合金加热到其溶解度曲线以上、固相线以下的温度区间并保温一定时间，使第二相溶入固溶体中；
S2、冷却：将经过S1处理后的铝合金置于水箱中冷却，得到室温下的固溶体；
上述铝合金固溶过程中还涉及到铝基体的金属化合物固溶设备，包括安装在支架(1)上的固熔炉(2)，所述固熔炉(2)的两端均为开口设置，所述固熔炉(2)内还设有利用电磁加热原理对固溶箱(5)加热的加热线圈(4)，所述固熔炉(2)的下方设有水箱(8)，所述固溶箱(5)悬挂在所述固熔炉(2)内并与所述水箱(8)的位置相对应，所述水箱(8)上设有与所述固溶箱(5)同轴的光圈闸门(10)，所述水箱(8)内设有同轴布置的涡轮(12)与中心齿轮(13)，以及均匀布置的多组搅拌件(17)，所述搅拌件(17)的底端还设有与所述中心齿轮(13)相啮合的行星齿轮(16)，且所述水箱(8)的顶端还连通有驱动管(11)，所述驱动管(11)的另一端与所述涡轮(12)的位置相对应，所述水箱(8)的底端还设有滑座(7)与导轨(19)，以及所述滑座(7)的定位组件，所述定位组件包括相适配的定位凸球(28)和球形槽，以及安装在所述滑座(7)一侧的弹簧(27)。
2.根据权利要求1所述的一种铝基体的金属化合物固溶方法，其特征在于：所述固熔炉(2)的内部开设有内腔(3)，所述加热线圈(4)安装在所述内腔(3)的侧壁上，且所述固溶箱(5)通过耐高温吊缆(6)与多个悬吊缆绳(18)悬吊在所述固熔炉(2)内部并与所述固熔炉(2)同轴布置，所述悬吊缆绳(18)的两端分别连接在所述固溶箱(5)的顶端及所述耐高温吊缆(6)的底端，所述固溶箱(5)为铁材质。
3.根据权利要求2所述的一种铝基体的金属化合物固溶方法，其特征在于：所述水箱(8)安装在所述滑座(7)的顶部，所述光圈闸门(10)完全闭合时，其内径大小恰好与所述耐高温吊缆(6)的外径大小一致。
4.根据权利要求3所述的一种铝基体的金属化合物固溶方法，其特征在于：所述水箱(8)的底端设有齿轮腔(9)，所述涡轮(12)与所述中心齿轮(13)之间连接有同一个转动安装在所述水箱(8)底端的中心轴，所述中心齿轮(13)位于所述齿轮腔(9)内，所述涡轮(12)位于所述水箱(8)的底侧外，且所述涡轮(12)的进气端与所述驱动管(11)的底端相连通，所述驱动管(11)的另一端延伸至所述水箱(8)内并连接有进气盘(14)。
5.根据权利要求4所述的一种铝基体的金属化合物固溶方法，其特征在于：所述水箱(8)的顶端内壁上开设有水位线(15)，所述水位线(15)位于所述进气盘(14)的下方。
6.根据权利要求4所述的一种铝基体的金属化合物固溶方法，其特征在于：多个所述行星齿轮(16)均转动安装在所述齿轮腔(9)内，且所述行星齿轮(16)的顶端连接有与其同轴布置的旋转轴，所述旋转轴的顶端延伸至所述水箱(8)内，所述搅拌件(17)安装在对应所述旋转轴的顶端。
7.根据权利要求1所述的一种铝基体的金属化合物固溶方法，其特征在于：两个所述导轨(19)平行布置，且所述导轨(19)的顶端开设有导向槽(20)，所述滑座(7)的底部转动安装有滚轮(21)，所述滚轮(21)位于对应侧的所述导向槽(20)内，所述滑座(7)的两端还分别安装有把手(22)和尾座(23)。
8.根据权利要求7所述的一种铝基体的金属化合物固溶方法，其特征在于：其中一个所述支架(1)上还安装有固定板(24)，所述固定板(24)上滑动套设有导杆(25)，所述导杆(25)的一端连接有与所述尾座(23)相贴合的橡胶板(26)。
9.根据权利要求8所述的一种铝基体的金属化合物固溶方法，其特征在于：所述弹簧(27)套设在对应的所述导杆(25)上，且所述弹簧(27)的两端分别连接在所述固定板(24)与所述橡胶板(26)上。
10.根据权利要求9所述的一种铝基体的金属化合物固溶方法，其特征在于：所述球形槽开设在所述导轨(19)的顶侧，所述定位凸球(28)安装在所述橡胶板(26)的底部并与所述球形槽的位置相对应，所述水箱(8)与所述固溶箱(5)同轴时，所述定位凸球(28)恰好卡设在对应的所述球形槽内。
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