CN203352840U - 一种可实现固体金属材料梯度加热的装置 - Google Patents

Abstract

一种可实现固体金属材料梯度加热的装置，包括动力装置、传动装置、永磁转筒、轴承装置、永磁体，动力装置通过传动装置与永磁转筒相连接，永磁转筒安装在轴承装置上，动力装置驱动永磁转筒绕自身轴线旋转，永磁体安装在永磁转筒的内壁上，永磁体沿轴向方向上在径向截面上产生的磁场强度存在不同，固体金属材料位于永磁转筒的中间且与永磁转筒的内壁上的永磁体不接触，固体金属材料可以沿轴向移动。本实用新型温度梯度分布均匀、成本较低、热转化效率高、加热速度快、加热均匀、结构简单、无污染、有利于较大尺寸金属材料整体加热和连续加热的特点。

Description

一种可实现固体金属材料梯度加热的装置

技术领域

本实用新型涉及一种可实现固体金属材料梯度加热的装置，应用于材料加热和材料制造领域。

背景技术

目前，一些重要行业如铝合金、铜合金、镁合金、钛合金等有色金属型材挤压行业、配套模具制造行业和锻压行业需要对金属固体材料进行梯度加热，以提高型材挤压的稳定性，提高产品的品质、特殊性能和成材率。

但是常规的燃煤气、煤焦炭、感应线圈加热、电阻加热等方式均很难实现对固体材料的梯度加热，即使目前存在的感应线圈加热方式来实现金属固体材料的梯度加热，其温度控制方式极为复杂和不稳定，成本也相当高昂；也有通过改变电流大小的方式来对棒料分级加热来进行梯度加热，但是这种方式效率很低，控制系统相当复杂，成本也很高，很难适应大批量、高标准的产业需求。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供了一种简单装置，通过改变永磁转筒轴向磁场强度分布(磁力线密度)，即可使固体金属材料在不同的径向截面上存在相同或不相同的温度。

一种针对金属材料的筒形磁式加热装置，包括动力装置、传动装置、永磁转筒、轴承装置、永磁体，动力装置通过传动装置与永磁转筒相连接，永磁转筒安装在轴承装置上，动力装置驱动永磁转筒绕自身轴线旋转，永磁体安装在永磁转筒的内壁上，永磁体沿轴向方向上在径向截面上产生的磁场强度存在不同，金属材料位于永磁转筒的中间且与永磁转筒的内壁上的永磁体不接触、金属材料可以沿轴向移动。传动装置可以是皮带传递、齿轮传动、链轮传动、蜗轮蜗杆传动，可以是刚性或者柔性传递，其作用是带动永磁转筒绕自身轴线旋转。轴承装置可以是安装在基座上的滚动轴承、滑动轴承或轴瓦，其作用是使永磁转筒可以绕自身轴线旋转；可以在永磁转筒的中部安装轴承装置，也可以在永磁转筒的二侧安装轴承装置。传动装置可以与永磁转筒的中部相连接，也可以分别与永磁转筒的二侧相连接，其作用是使永磁转筒平稳旋转。由于永磁转筒二侧是空的，固体金属材料可以沿轴向移动使得金属材料得以连续加热，当然也可以使固体金属材料在永磁转筒内加热到一定的温度后再取出。由于永磁体沿轴向方向上在径向截面上产生的磁场密度存在不同，置于该磁场中的固体金属材料切割磁力线时，在固体表面产生的热量也不同，从而造成固体金属材料沿轴向方向上在径向截面上的温度不同。

优选地：永磁体沿轴向分为多个区域，各个区域内的永磁体所产生的磁场强度不同且沿轴向梯度分布。由于采用了分区的形式，在每个区域内可以使用与其他区域不同的永磁体，从而使各个区域内的磁场强度不相同。

优选地：各个区域内永磁体的厚度不同且沿轴向梯度分布。采用相同材料的永磁体，但是各个区域内永磁体的厚度不同，从而使各个区域内的磁场强度不相同。

优选地：各个区域内的永磁体分别由不同数量的永磁体部件组成且永磁体部件的数量沿轴向梯度分布。采用相同材料的永磁体，各个区域内的永磁体部件数量都不相同，从而使各个区域内的磁场强度不相同。

优选地：永磁体部件为可拆卸式的。这样是为了方便更换永磁体以及调节固体金属材料加热所需的时间及温度。

优选地：永磁体部件的形状为条形、T形、瓦片形、梯形、矩形、菱形。

优选地：动力装置为可调速的电机。如果加热温度不变的话，采用调速装置改变电机的输出转速来调节固体金属材料加热所需的时间，如果时间不变的话，采用调速装置改变电机的输出转速是为了改变固体金属材料加热的温度。如果固体金属材料连续通过永磁转筒，可以通过改变电机的输出转速，使固体金属材料不同的截面上加热的温度不同，也就是说可以对固体金属材料实施梯度加热。

优选地：永磁转筒材质为金属材料、高强度的高分子材料、塑料和碳纤维材料，永磁转筒的内腔形状为圆形、方形、菱形、三角形、矩形。

有益效果：

本实用新型加热温度控制简单方便、温度梯度分布均匀、产品质量稳定可靠、成本较低、热转化效率高、加热速度快、加热均匀、结构简单、无污染、有利于大尺寸金属材料的加热的特点。非常适用于大规模的产业化发展需求。

附图说明

图1是一种梯度加热的装置立体结构示意图。

图2是一种梯度加热的装置的示意图。

图3是一种梯度加热的装置的第一种实施例的P-P剖视图。

图4是一种梯度加热的装置的第二种实施例的P-P剖视图。

图5是一种梯度加热的装置的第二种实施例的C-C剖视图。

图6是一种梯度加热的装置的第二种实施例的D-D剖视图。

图7是一种梯度加热的装置的第二种实施例的E-E剖视图。

图8是一种梯度加热的装置的第二种实施例的F-F剖视图。

图9是一种梯度加热的装置的第三种实施例的P-P剖视图。

附图标记如下：

1、永磁体；2、永磁转筒；3、轴承；4、轴承座；5、固体金属材料；6、皮带；7、皮带轮；8、电机；9、永磁体部件；10、螺栓。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示：永磁体1分布于永磁转筒2内壁上，永磁转筒2安装在轴承装置上，本方案中采用了二个带有轴承3的轴承座4，永磁转筒2的二侧各有一个轴承座4，永磁转筒2通过轴承3安装在轴承座4上。传动装置采用皮带传动。动力装置采用电机8，进一步的改进动力装置采用变频电机8。电机8上安装有皮带轮7，皮带轮7通过皮带6与永磁转筒2连接在一起。电机8通过皮带轮7、皮带6带动永磁转筒2绕自身轴线BB轴旋转。固体金属材料5位于永磁转筒2的中间且与永磁转筒2的内壁上的永磁体1不接触。固体金属材料5位于永磁转筒2的内部，永磁转筒2的旋转带动永磁体1旋转，由于固体金属材料5不旋转，造成金属材料5切割磁力线，在金属材料5的表面产生涡流，使金属材料5表面聚集大量热量，热量从金属材料5表面向内传递，从而使金属材料5被加热。

如图2、3所示：第一种实施例，永磁体1沿轴向分为多个区域，永磁体1沿轴向均匀排列成若干圈。由于各个区域内的永磁体1的材质不同，永磁体1所产生的磁场强度也不相同。根据各个区域内永磁体1的磁场强度的不同来实现磁场强度的轴向变化，可以使各个区域内的磁场强度沿轴向梯度分布，从而实现固体金属材料的梯度加热。

如图4、5、6、7、8所示：第二种实施例，永磁体1沿永磁转筒2轴向分为4个区域，当然也可以分为多个区域。永磁体1包括多个永磁体部件9。永磁体部件9沿周向均匀排列成若干圈。图4中永磁体部件9的数量从左往右越来越多，最右侧永磁体部件9的数量达到了最多且形成为一个整体筒。那么在永磁转筒2内从左往右磁场强度也是越来越大，使永磁转筒2内部的磁场强度从左往右存在梯度变化，当永磁转筒2旋转时，永磁转筒2内的固体金属材料5实现梯度加热。

如图9所示：第二种实施例，永磁体1沿轴向分为4个区域，当然也可以分为多个区域。每个区域内永磁体1的厚度都不相同，且从左往右永磁体1的厚度越来越薄，也就是说在永磁转筒2内从左往右的磁场强度是越来越小，使永磁转筒2内部的磁场强度从左往右存在梯度变化，当永磁转筒2旋转时，永磁转筒2内的固体金属材料5实现梯度加热。

Claims (8)

1.一种可实现固体金属材料梯度加热的装置，其特征在于：包括动力装置、传动装置、永磁转筒(2)、轴承装置、永磁体(1)，动力装置通过传动装置与永磁转筒(2)相连接，永磁转筒(2)安装在轴承装置上，动力装置驱动永磁转筒绕自身轴线旋转，永磁体(1)安装在永磁转筒(2)的内壁上，永磁体(1)沿轴向方向上在径向截面上产生的磁场强度存在不同，固体金属材料(5)位于永磁转筒(2)的中间且与永磁转筒(2)的内壁上的永磁体(1)不接触，固体金属材料(5)可以沿轴向移动。 

2.根据权利要求1所述的加热的装置，其特征在于：永磁体(1)沿轴向分为多个区域，各个区域内的永磁体(1)所产生的磁场强度不同且沿轴向呈梯度分布。 

3.根据权利要求2所述的加热的装置，其特征在于：各个区域内永磁体(1)的厚度不同且沿轴向梯度分布。 

4.根据权利要求2所述的加热的装置，其特征在于：各个区域内的永磁体(1)分别由不同数量的永磁体部件(9)组成且永磁体部件(9)的数量沿轴向梯度分布。 

5.根据权利要求4所述的加热的装置，其特征在于：永磁体部件(9)为可拆卸式的。 

6.根据权利要求4所述的加热的装置，其特征在于：永磁体部件(9)的形状为条形、T形、瓦片形、矩形、菱形。 

7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的加热的装置，其特征在于：动力装置为可调速的电机。 

8.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的加热的装置，其特征在于：永磁转筒(2)材质为金属材料、高强度的高分子材料、塑料和碳纤维材料，永磁转筒(2)的内腔形状为圆形、方形、菱形、梯形、三角形、矩形。 

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