CN208592246U - 涡流感应加热固溶系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种涡流感应加热固溶系统，其包括：将该系统安装于挤压机前梁出口处的固定架；设置于固定架上的制品限位装置，其设置有供制品通过的通道；设置于支承体的涡流感应加热装置安装架；设置于涡流感应加热装置安装架的涡流感应加热装置，其设置有位于通道上的防形感应线圈。本实用新型提供的涡流感应加热固溶系统安装于挤压机前梁出口可以对从挤压机前梁口送出的型材利用涡流感应加热装置进行再一次加热，使其达到所需要的温度大小，通过对涡流感应加热装置调节电压，控制温升大小，当型材到达所需温度时，为后续淬火做准备，以便获得更加充分的过饱和固溶体，从而提高产品表面质量的同时充分保证固溶。

Description

涡流感应加热固溶系统

技术领域

本实用新型涉及铝型材加工技术领域，尤其是涉及一种涡流感应加热固溶系统。

背景技术

对于铝挤压型材来讲，相比轧制和其它压力加工，能得到更高的力学性能，其就是我们所说的挤压效应，在一定的挤压比下，挤压效应的形成往往与挤压温度和挤压速度有直接的对应关系，在一定的范围内，往往挤压速度快，温度高所形成的挤压效应更加显著，但是，挤压温度与挤压速度相互牵制，因为挤压速度越快，材料变形越厉害，散热少，造成温度升高显著，如果本身挤压温度高，即棒温高，那么紊流会更加厉害，造成缩尾增加，而且出口温度有可能会达到最低化合物熔点值，造成过烧。如果棒温低，而挤压速度又低的话，有可能温升不够，使固溶不充分，使得后续时效处理，强化相析出不够，性能达不到标准。

所以整体来说，挤压速度与挤压温度应呈相反方向调节，即挤压温度低，则需要相应的提高挤压速度，挤压温度高，相应的就要降低挤压速度。

而对于企业来说，盈利是它的天职，挤压速度的高低往往决定这个产品的产能大小，成本高低，故一般来说，一个企业往往是追求利益最大化的，那么在保证质量的前提下，应尽量提高挤压速度，以便提高产能，降低综合能耗。

而刚刚强调过，提高挤压速度意味着温升增加，这时，就需要降低铝棒温度。

对于挤压行业来讲，划分挤压类型有很多种，按温度划分的话，分为热挤压，温挤压和冷挤压，一般来说，挤压温度越高，则热胀冷缩越厉害，产品尺寸精度会相应降低，也就是说，要想获得尺寸精度高的产品，冷挤压会好于温挤压，而温挤压会好于热挤压。

另外，挤压温度越高，则挤压变形越大，紊流加重，粘铝也会越来越厉害，换言之，一般来说，温度越高，表面质量越差。

还有，挤压温度适当降低，适当的可以减少能耗。

那么，对于热挤压来说，为了获得高质量的铝型材，在保证固溶充分以及性能的前提下，应尽量降低挤压温度，提高挤压速度，即保证产能的同时，提高表面质量。

对一个形状复杂的产品来说，挤压速度往往是受到限制的，因为挤压速度太快，产品的变形量就会增加，愈发容易造成弯曲扭拧等挤压缺陷，所以，如果采用低温高速的工艺思维，速度如果不能使产品产生足够的温升，从而使产品充分固溶，那么就有可能会造成产品力学性能下降，从而不能满足于客户要求，这时就需要提高棒温，采用高温挤压，以满足客户要求，这样的话，表面质量也会相应的变差。

那么如何做到既能降低棒温，保证产品表面质量，又能保证产品在淬火前充分固溶，我们设计了一套利用涡流感应加热固溶系统，做到二次固溶，充分挖掘产品的性能。我们在挤压机前梁出口处，淬火箱前设置一个涡流感应加热装置，当型材从前梁口出来时，对其进行再一次加热，使其达到我们所需要的温度大小，通过调节电压，控制温升大小，当型材到达我们所需温度时，为后续淬火做准备，以便获得更加充分的过饱和固溶体。

涡流感应加热原理，在一根导体外面绕上线圈，并让线圈通入交变电流，那么线圈就产生交变磁场。由于线圈中间的导体在圆周方向是可以等效成一圈圈的闭合电路，闭合电路中的磁通量在不断发生改变，所以在导体的圆周方向会产生感应电动势和感应电流，电流的方向沿导体的圆周方向转圈，就像一圈圈的漩涡，所以这种在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象。

涡流感应加热相当于在金属表面增加了一个势能，不仅改变了合金内的电子密度，还为位错、空位等缺陷的运动提供了能量。研究表明，这会使得合金空位数量增加，在淬火时，由于冷却速度快，这些空位来不及析出，被固定在晶体内，形成过饱和固溶体。过饱和固溶体浓度的增加对随后的时效成形过程第二相的析出及应力松弛都很大的影响。相比直接加热形成的空位，涡流感应加热固溶会使这些空位更加均匀，从而使后续的时效析出更加均匀，性能的均匀性。

本实用新型旨在实现上述提议，对产品进行二次加热，为提高产品表面质量的同时充分保证固溶。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种涡流感应加热固溶系统，其对产品进行二次加热，提高产品表面质量的同时充分保证固溶。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种涡流感应加热固溶系统，其包括：将该系统安装于挤压机前梁出口处的固定架；设置于固定架上的制品限位装置，其设置有供制品通过的通道；设置于支承体的涡流感应加热装置安装架；设置于涡流感应加热装置安装架的涡流感应加热装置，其设置有位于通道上的防形感应线圈。

与现有技术相比，本实用新型提供的涡流感应加热固溶系统安装于挤压机前梁出口可以对从挤压机前梁口送出的型材利用涡流感应加热装置进行再一次加热，使其达到所需要的温度大小，通过对涡流感应加热装置调节电压，控制温升大小，当型材到达所需温度时，为后续淬火做准备，以便获得更加充分的过饱和固溶体，从而提高产品表面质量的同时充分保证固溶。

进一步，所述固定架包括：至少两个平行安装于挤压机前梁的第一支架(1)，所述第一支架上安装有多根平行的第二支架(2)，多根平行的第二支架上设置有固定底板(8)。

进一步，所述第一支架设置有支撑悬臂(3)。

进一步，所述制品限位装置在固定架上设置有多组，每组制品限位装置中包括两块制品限位块(9)。

进一步，所述制品限位装置还包括设置于每组制品限位块处而用于调节两制品限位块之间间距的位置调节机构。

进一步，所述位置调节机构包括：

安装于固定架的丝杆旋转支座(4)；

设置于丝杆旋转支座的丝杆组件(5)，所述丝杆组件包括：安装于丝杆旋转支座的丝杆导柱、安装于丝杆导柱的丝杆、安装于丝杆手持操作端的手轮(6)，所述制品限位块安装于丝杆上。

进一步，所述涡流感应加热装置安装架为龙门架(7)。

进一步，所述制品限位块(9)采用石墨制成。

进一步，所述涡流感应加热装置包括：

悬置于通道且外形与制品相匹配的防形线圈(10)；

电连接于防形线圈的变压器(11)，其通过变压器电源线(12)而接于变压器电源。

进一步，所述涡流感应加热装置可拆卸地安装于涡流感应加热装置安装架。

涡流感应加热装置属于公知现有技术，例如公开号为CN103752802A、CN103752804A、CN103801565A等专利文献均有记载。

附图说明

图1为涡流感应加热固溶系统结构示意图；

图2为涡流感应加热固溶系统局部放大图；

图3为涡流感应加热固溶系统中固定底板俯视图；

图4为涡流感应加热固溶系统中固定底板剖视图；

图5为涡流感应加热固溶系统中龙门架主视图；

图6为涡流感应加热固溶系统中龙门架侧视图；

图7为涡流感应加热固溶系统中龙门架俯视图；

图8为涡流感应加热固溶系统中第二支架结构示意图；

图9为涡流感应加热固溶系统中第二支架剖视图；

图10为石墨卡扣主视图；

图11为石墨卡扣俯视图；

图12为丝杆旋转支座主视图；

图13为丝杆旋转支座俯视图；

图14为丝杆旋转支座剖视图；

图15为制品限位块主视图；

图16为制品限位块俯视图；

图17为制品限位块左视图；

图18为第一支架俯视图；

图19为第一支架左视图；

图20为支撑悬臂主视图；

图21为支撑悬臂俯视图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。

需要指出的是，本案提供的涡流感应加热固溶系统需要配套安装于(型材) 挤压机进行使用，而(型材)挤压机(我公司使用的挤压机型号MSH-2200T、3600T, 制造商是佛山市南海区明晟机械制造有限公司)属于公知现有技术，在此对其不加以赘述。在挤压机前梁13出口处，淬火箱14前设置一个涡流感应加热装置(即涡流感应加热固溶系统)，当型材从前梁口出来时，对其进行再一次加热，使其达到我们所需要的温度大小，通过与涡流感应加热装置连接的控制系统来调节电压，控制温升大小，当型材到达我们所需温度时，为后续淬火做准备，以便获得更加充分的过饱和固溶体。

如图1所示，一种涡流感应加热固溶系统(以下简称“该系统”)，其包括：将该系统安装于挤压机前梁13出口处的固定架(下文将对其结构进行详细描述)，固定架可以将该系统安装在挤压机前梁出口处。设置于固定架上的制品限位装置，其设置有供制品通过的通道，该制品限位装置能够让制品(例如图1 所示的大体上呈L形的铝型材)沿着通道前进，避免制品偏移方向。设置于支承体的涡流感应加热装置安装架则能够有效的保障涡流感应加热装置的安装稳定性和可靠性。而设置于涡流感应加热装置安装架的涡流感应加热装置直接对经过其防形感应线圈的型材进行加热，在本实施例中，涡流感应加热装置设置于通道上的防形感应线圈的形状大体上呈Ω形。

从图1可以看出，所述固定架包括：两个平行安装于挤压机前梁的第一支架1，例如两件14#槽钢构成的第一支架，这里的第一支架作为固定架的底架，两件14#槽钢可以焊接于挤压机前梁，而第一支架的延伸方向是与型材前进方向相同的。所述第一支架上安装有2根平行的第二支架2(也可称之为龙门支架)，例如2件50*50*4mm的不锈钢方钢，这里的第二支架是作为固定架横梁使用的，而第二支架通过横梁锁紧丝而安装于底架上的，这里的两件横梁的安装方向是与型材前进方向相互垂直的，2根平行的第二支架上设置有固定底板8，这里的固定底板是不锈钢板，且在固定底板中部设置有开口，而防形线圈正好位于该开口的上方，避免防形线圈对固定底板形成加热。由底架、横梁、固定底板构成的固定架可以有效的对整个系统进行支撑，而作为一种选择，第一支架设置有支撑悬臂3，该支撑悬臂为2件14#槽钢制成，支撑悬臂作为底架支撑件可以有效的提高固定架的安装稳定性和可靠性，支撑悬臂包括一端焊接于挤压机前梁的水平部、另一端焊接于底架前端的倾斜部，这里的水平部和倾斜部为一个整体性槽钢构件。

从图1可以看出，所述制品限位装置在固定架上设置有两组，每组制品限位装置中包括两块制品限位块9，所述制品限位块9采用石墨制成，制品限位块选择石墨的原因在于：由于其具有许多优点：耐高温，导热性能好，润滑性能优越，化学性质稳定，并且耐急冷急热，所以石墨限位块是不二之选。石墨由于属于磨损件，需定时更换，为了操作更方便，将其设计为公母口拔插式。卡扣固定在丝杆上，制品限位块由上向下插入卡口中。而本案中石墨制成的制品限位块通过石墨卡扣18而安装于丝杆上(下文将对石墨卡扣进行详细描述)，而本实施例中，两组制品限位装置是安装在固定底板之上的。且制品限位装置还包括设置于每组制品限位块处而用于调节两制品限位块之间间距的位置调节机构。这里的位置调节机构为丝杆调节结构，具体地讲，所述位置调节机构包括：安装于固定架的丝杆旋转支座4，该丝杆旋转支座是位于固定架的固定底板表面；设置于丝杆旋转支座的丝杆组件5，所述丝杆组件包括：安装于丝杆旋转支座的丝杆导柱、安装于丝杆导柱的丝杆、安装于丝杆手持操作端的手轮6，所述制品限位块安装于丝杆上。从图2可以清晰的看出，并排布置于固定底板上的两组制品限位装置分别由各自的位置调节机构进行距离调节，由于此处有四个制品限位块，故而图中示出了分别与各制品限位块配套的位置调节机构。

从图1可以看出，所述涡流感应加热装置安装架为龙门架7，而龙门架为 50*50mm的不锈钢方管制成，而龙门架的底部是安装在靠近挤压机前梁出口处的一根横梁上的，龙门架的安装方式可以是焊接安装。

需要指出的是，涡流感应加热原理是在一根导体外面绕上线圈，并让线圈通入交变电流，那么线圈就产生交变磁场。由于线圈中间的导体在圆周方向是可以等效成一圈圈的闭合电路，闭合电路中的磁通量在不断发生改变，所以在导体的圆周方向会产生感应电动势和感应电流，电流的方向沿导体的圆周方向转圈，就像一圈圈的漩涡，所以这种在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象。

涡流感应加热相当于在金属表面增加了一个势能，不仅改变了合金内的电子密度，还为位错、空位等缺陷的运动提供了能量。研究表明，这会使得合金空位数量增加，在淬火时，由于冷却速度快，这些空位来不及析出，被固定在晶体内，形成过饱和固溶体。过饱和固溶体浓度的增加对随后的时效成形过程第二相的析出及应力松弛都很大的影响。相比直接加热形成的空位，涡流感应加热固溶会使这些空位更加均匀，从而使后续的时效析出更加均匀，性能的均匀性。

由于涡流感应加热原理为现有的成熟理论，而基于该成熟理论设计出的涡流感应加热装置也较多，可以使用市场上已有的涡流感应加热装置(产品)。

本实施例中，参见图2，所述涡流感应加热装置包括：悬置于通道且外形与制品相匹配的防形线圈10(仿形感应线圈)，这里的防形线圈10与型材的外形相互匹配，由于本案的型材大体上呈一个截面为L形的结构，故而防形线圈10 大体上呈Ω形，需要指出的是，根据所做的型材外形的不同，设计的仿形线圈的形状也是不同的；电连接于防形线圈的变压器11，其通过变压器电源线12 而接于变压器电源。而涡流感应加热装置连接于控制系统，以便于对其进行电压调节。

作为一种选择，所述涡流感应加热装置可拆卸地安装于涡流感应加热装置安装架。例如，将变压器11通过变压器底板15、变压器抱箍16而可拆卸地安装在龙门架上，其中，变压器底板固定于龙门架上，而变压器通过变压器抱箍安装到变压器底板上。连接感应线圈的电箱可放置挤压机另一面。

在本实施例中，挤压制品17大体上为一个截面呈L形的铝型材。而淬火箱 14在图1中仅仅示出了局部结构，并未示意完整。

使用时，将固定架(按图1所示结构)安装在出料台上，挤压机前梁口后，淬火箱前。

当挤压型材从模具出来后，穿过前梁口，通过固定架，固定架的作用是固定住型材，使其上下左右不要发生偏离，保证通过感应线圈时不至于触碰到感应线圈，感应线圈安装在龙门架上，设计成活动状态，使其可以上下左右调节。

图3和图4示出了固定底板的结构，固定底板8采用不锈钢制成，固定底板 8为方形，固定底板厚度20mm，固定底板8的中部设置有方孔，而固定底板设置有丝杆旋转支座4安装内螺纹孔。

图5-7示出了龙门架的结构，龙门架7采用不锈钢制成，在呈倒U形的龙门架上设置有横梁，变压器底板15固定在倒U形龙门架的上横向部与横梁上。其中一组丝杆旋转支座是固定在龙门架的内侧的，而为便于丝杆组件5的安装，龙门架的竖向部设置有与丝杆组件5配合的通孔70，通孔70的内径大于丝杆的外径，以达到不干扰丝杆组件工作的要求。

图8-9示出了第二支架的结构，第二支架也可称之为龙门支架，在第一支架上布置的两根第二支架采用不锈钢制成，在第二支架的端部设置有两组螺栓装配孔，每组螺栓装配孔(靠近第二支架端部)为两个。两根并排布置的第二支架还用于承载安装固定底板。

图10-11示出了石墨卡扣的结构，不锈钢制成的石墨卡扣18的截面呈U形，在石墨卡扣的左侧壁181和右侧壁182设置有相对布置的凸起183，例如矩形凸起，而方柱状石墨的侧壁设置与凸起配合的凹槽，从而让石墨可以插入该石墨卡扣的槽体中。在石墨卡扣的背部设置有丝杆伸入孔180，丝杆可以进入到丝杆进入孔后而将石墨卡扣朝向挤压制品方向运动。而在石墨卡扣的丝杆伸入孔下部设置限位导向杆安装内螺纹孔184，限位导向杆185(即前文提到的丝杆导柱) 安装于限位导向杆安装内螺纹孔，而在丝杆旋转支座4设置有与限位导向杆配合的开孔，当手轮转动丝杆而让丝杆带动石墨卡扣朝向挤压制品方向运动时，限位导向杆起到限位导向的作用，而当手轮顶到限位导向杆远离石墨卡扣一端时，手轮无法再控制丝杆运动，此时则到达丝杆的形成末端。当手轮反向控制丝杆朝向远离挤压制品方向运动时，由于丝杆与石墨卡扣处于非连接状态，可以让丝杆退出丝杆伸入孔，此时可以手动将石墨卡扣反推，从而让石墨卡扣的石墨远离挤压制品。限位导向杆185一端通过螺纹结构而与石墨卡扣连接，另一端伸出丝杆旋转支座(该端部可以套设柔性套)。由于有一组丝杆旋转支座4 是靠近龙门架布置的，故而龙门架处也是在有限位导向杆通过孔。

图12-14给出了丝杆旋转支座的结构，丝杆旋转支座4为方块状，丝杆旋转支座4上部设置有丝杆装配孔40，在丝杆装配孔下方设置有位于丝杆旋转支座 4的限位导向杆通过孔41，限位导向杆通过孔41可以让限位导向杆顺畅的来回运动。丝杆旋转支座4采用45#钢制成。

图15-17给出了制品限位块的结构，由石墨制成的制品限位块9呈方柱状，大小与石墨卡扣的装配槽匹配，而制品限位块的侧壁对称设置有与石墨卡扣所设凸起配合的凹部90，从而可以让石墨制品限位块插入石墨卡扣中。

图18-19给出了第一支架的结构，第一支架1采用14#槽钢。第一支架1可以焊接于挤压机前梁，而第一支架1设置有固定第二支架的螺栓装配孔，螺栓通过第一支架、第二支架的螺栓装配孔后利用螺母进行锁紧。

图20-21给出了支撑悬臂的结构，支撑悬臂3采用14#槽钢制成。支撑悬臂3具有水平部和倾斜部，两者之间的夹角为140°。支撑悬臂3的倾斜部与第一支架之间可以焊接连接。

本实施例中，各零件的数量信息如下：固定底板1件、龙门架1套、底架(第一支架)2件、底架支撑(支撑悬臂)2件、横梁(第二支架)2件、石墨卡扣 4件、丝杆旋转支座4件、丝杆导柱(φ20不锈钢圆钢)4件、丝杆(M24不锈钢丝杆)4件、固定螺栓(M12*100mm不锈钢螺栓)8件、变压器底板1件、变压器抱箍2件。

本实用新型的工作原理在于：型材通过感应线圈后，型材温度将会进一步提升，给感应线圈提高交变的电流，线圈就会产生交变磁场，由于线圈中间的型材在圆周方向是可以等效成一圈圈的闭合电路，闭合电路中的磁通量在不断发生改变，所以在导体的圆周方向会产生感应电动势和感应电流，电流的方向沿导体的圆周方向转圈，就像一圈圈的漩涡，从而使型材温度升高，增加化学物固溶的充分性以及增加晶体内空位的浓度数量，达到提升性能的目的。

挤压机使用该系统的技术指标如下：

(1)表面质量缺陷：由原来的3％概率降到1％；

(2)挤压产品因性能不够退货降低10％。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (10)

1.一种涡流感应加热固溶系统，其特征在于，其包括：

将该系统安装于挤压机前梁出口处的固定架；

设置于固定架上的制品限位装置，其设置有供制品通过的通道；

设置于支承体的涡流感应加热装置安装架；

设置于涡流感应加热装置安装架的涡流感应加热装置，其设置有位于通道上的防形感应线圈。

2.根据权利要求1所述的涡流感应加热固溶系统，其特征在于，所述固定架包括：至少两个平行安装于挤压机前梁的第一支架(1)，所述第一支架上安装有多根平行的第二支架(2)，多根平行的第二支架上设置有固定底板(8)。

3.根据权利要求2所述的涡流感应加热固溶系统，其特征在于，所述第一支架设置有支撑悬臂(3)。

4.根据权利要求1所述的涡流感应加热固溶系统，其特征在于，所述制品限位装置在固定架上设置有多组，每组制品限位装置中包括两块制品限位块(9)。

5.根据权利要求4所述的涡流感应加热固溶系统，其特征在于，所述制品限位装置还包括设置于每组制品限位块处而用于调节两制品限位块之间间距的位置调节机构。

6.根据权利要求5所述的涡流感应加热固溶系统，其特征在于，所述位置调节机构包括：

安装于固定架的丝杆旋转支座(4)；

设置于丝杆旋转支座的丝杆组件(5)，所述丝杆组件包括：安装于丝杆旋转支座的丝杆导柱、安装于丝杆导柱的丝杆、安装于丝杆手持操作端的手轮(6)，所述制品限位块安装于丝杆上。

7.根据权利要求1所述的涡流感应加热固溶系统，其特征在于，所述涡流感应加热装置安装架为龙门架(7)。

8.根据权利要求4所述的涡流感应加热固溶系统，其特征在于，所述制品限位块(9)采用石墨制成。

9.根据权利要求1所述的涡流感应加热固溶系统，其特征在于，所述涡流感应加热装置包括：

悬置于通道且外形与制品相匹配的防形线圈(10)；

电连接于防形线圈的变压器(11)，其通过变压器电源线(12)而接于变压器电源。

10.根据权利要求1所述的涡流感应加热固溶系统，其特征在于，所述涡流感应加热装置可拆卸地安装于涡流感应加热装置安装架。