CN105177237A - 高强度铝合金薄板立式喷淋固溶淬火机列 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度铝合金薄板立式喷淋固溶淬火机列，包括上料平台、出料平台和固溶加热炉炉体，固溶加热炉炉体两侧分别为上料平台和出料平台，固溶加热炉炉体与出料平台之间依次安装有风刀、喷淋淬火装置和风干系统，上料平台、出料平台、固溶加热炉炉体、喷淋淬火装置和风干系统具有相同水平面的传动轨道平台，传动轨道平台上活动分布有专用夹具，专用夹具采用立式夹持结构夹持淬火板材；本发明设备相对简单、生产效率高且生产成本低，能高质量地生产高强度铝合金薄板及厚度12mm以下的中厚板，能适用于板料厚度为0.5mm至12mm的范围。
Description
技术领域
本发明涉及有色金属加工热处理装备领域，尤其涉及一种高强度铝合金薄板立式喷淋固溶淬火机列。
背景技术
2XXX系、6XXX系、7XXX系三大典型高强度铝合金属于可热处理强化铝合金，必须经过固溶淬火才有可能达到其应有的高性能。对于它们的板材来说，当板料厚度大于4mm时被定义为中厚板，而中厚板通常可采用浸入式与水平式辊底炉两种方法进行固溶淬火。在热处理后板料力学性能、内应力及板型控制上，浸入式淬火无法达到水平式辊底炉生产的质量。因此，高性能的板材必须用辊底炉进行固溶淬火生产；当板料厚度小于4mm时被定义为薄板，其淬火方式通常为浸入式与气垫炉两种方式，而浸入式生产的板料的力学性能、内应力与板型也无法达到气垫炉生产的质量，因此，高性能的薄板(特别是板厚小于2mm时)必须用气垫炉进行固溶淬火生产。
但是，在上述高强度铝合金板材生产方法中，虽然辊底炉能生产高质量的中厚板，但当厚度小于10mm至12mm(特别是当厚度小于5mm至6mm)时，辊底炉生产的效率迅速下降，成本也大幅度上升，而且在厚度为4mm至6mm时，板型也很难进行控制；气垫炉是用卷式法生产薄板的，虽然适用于薄板的固溶淬火生产，但其设备系统庞大，价格昂贵，且生产成本很高，灵活性差，效率有待提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种设备相对简单、操作机动灵活、生产效率高且生产成本低的高强度铝合金薄板固溶淬火机列，能高质量地生产高强度铝合金薄板及厚度较小的中厚板，且能适用于板料厚度为0.5mm至12mm的范围；以解决背景技术中提出的辊底炉的生产效率较低、成本较高且板型难控制，以及气垫炉的设备系统庞大、价格昂贵、生产成本很高、灵活性差且效率一般的技术问题。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：一种高强度铝合金薄板立式喷淋固溶淬火机列，包括上料平台1、出料平台2和固溶加热炉炉体3，固溶加热炉炉体3两侧分别为上料平台1和出料平台2；
其特征在于：固溶加热炉炉体3与出料平台2之间依次安装有风刀4、喷淋淬火装置5和风干系统6，上料平台1、出料平台2、固溶加热炉炉体3、喷淋淬火装置5和风干系统6具有相同水平面的传动轨道平台7，传动轨道平台7上活动分布有专用夹具8，专用夹具8采用立式弹性夹持结构夹持淬火板材。
作为进一步具体优化，所述专用夹具8包括整体支架81、弹性夹紧装置82和弹性张紧装置83，弹性夹紧装置82成对分布在整体支架81前后两端，弹性夹紧装置82用于夹持待淬火板料的前后两端，弹性夹紧装置82安装在弹性张紧装置83的两弹性端，弹性张紧装置83固定安装在整体支架81上，弹性张紧装置83用于对板料向前后两端施加张力。
作为进一步具体优化，所述专用夹具8的含多组弹性夹紧装置82和弹性张紧装置83，每组弹性夹紧装置82和弹性张紧装置83相互平行，且间距相同。
作为进一步具体优化，所述固溶加热炉炉体3的前、后分别安装有入口炉门31和出口炉门32，固溶加热炉炉体3的炉内包含炉内运输轨道33、炉内风循环通道34、离心风机35、喷风槽36、加热器37和控制系统，炉内轨道与上料平台及喷淋淬火装置的轨道规格相同，轨道宽度与高度相同，保证专用夹具能从上料平台沿轨道平滑的运动到出料平台；离心风机35位于炉顶或炉底，喷风槽36位于运输轨道33下方，且与运输轨道33方向平行，离心风机35数量根据炉内宽度确定，沿长度方向上每0.8至1.5倍炉宽即有一台风机，固溶加热炉炉体3越长，风机数量越多，炉内风循环通道34循环连通加热器37、喷风槽36和离心风机35，炉内风循环通道是保证加热风将沿炉底部或炉顶部从与轨道方向平行的喷风槽喷出，并从离心风机的中心回流形成内循环，且喷风槽的间距与专用夹具板料安装间距、喷淋淬火装置的间距相同，喷风槽正对在两块板料的中间。
作为进一步具体优化，所述固溶加热炉炉体3与喷淋淬火装置5间靠近淬火装置侧安装有风刀4，风刀4与喷淋淬火装置5的水墙的分布相同，风刀4的高压风垂直淬火板面的方向喷出，形成高压气帘，气帘的高度大于板料宽度，并保证能将气体正吹在整个板料宽度上。
作为进一步具体优化，所述喷淋淬火装置5包括高压大流量喷淋系统与低压小流量喷淋系统，两套喷淋系统交错排列，独立工作，高压大流量喷淋系统包括高压大流量泵51、上水箱55、高压水墙56和高压大流量喷嘴57，低压小流量喷淋系统包括低压小流量泵52、低压水墙56.1、低压小流量喷嘴57.1和管道。高压大流量泵51抽出的水通过管道连通到上水箱55，上水箱55与高压水墙56相通，低压小流量泵52抽出的水通过管道连通到对应的低压水墙56.1，各侧水墙的高度大于板料宽度，高压水墙(56)和低压水墙(56.1)侧面按一定规律分别排列有高压大流量喷嘴(57)和低压小流量喷嘴(57.1)，高压大流量喷淋系统用于淬火厚度较大的板料，低压小流量喷淋系统用于淬火厚度较小的板料。
作为进一步具体优化，所述喷淋淬火装置5下方设置有积水箱9，用于积存喷流滴落的水。
作为进一步具体优化，所述风干系统6包括风机61、电加热器62、风道63和喷风嘴64，风道63依次连通风机61、电加热器62和喷风嘴64，喷风嘴64分布于淬火板材的两侧的风道上；其热风在风机的强制加压下从喷风嘴或喷风口喷向板的两侧，从而把从喷淋淬火装置中出来的板面吹扫干燥。
作为进一步具体优化，所述上料平台1与出料平台2为一对称相同结构，上料平台1包括平台支架11、运输导轨12和传动装置13，运输导轨12位于平台支架11上方，用来支撑专用夹具8，并且专用夹具8可在传动装置的驱动下随运输导轨12运动。
作为优化，所述的高强度铝合金薄板立式喷淋固溶淬火机列，采用块式法实现铝合金板材的喷淋式固溶淬火。
有益效果：本发明所述高强度铝合金薄板立式喷淋固溶淬火机列与气垫炉及辊底炉相对比，采用的是块式法固溶加热与喷淋式淬火，生产质量好，其固溶加热炉炉体3采用热强风顺每一块板面循环加热，加热速度快，温度精度高；此外，本发明通过专用夹具立式安装板料，可适用于高强度铝合金(特别是2XXX系、6XXX系、7XXX系)的薄板的固溶淬火生产，单块处理尺寸范围(长×宽×厚)可达(3000mm至6000mm)×(500mm至1800mm)×(0.5mm至12mm)，一次可以同时处理多块板材，因而，相对于气垫炉及辊底炉生产成本更低，适用范围更宽，操作机动灵活。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明专用夹具的前视结构示意图；
图3为本发明专用夹具的侧视结构示意图；
图4为本发明固溶加热炉炉体的结构示意图；
图5为本发明喷淋淬火装置的水平截面结构示意图；
图6为本发明喷淋淬火装置的垂直截面结构示意图；
图7为本发明风干系统的结构示意图。
图中：1为上料平台、2为出料平台、3为固溶加热炉炉体、4为风刀、5为喷淋淬火装置、6为风干系统、7为传动轨道平台、8为专用夹具、11为平台支架、12为运输导轨、13为传动装置、31为入口炉门、32为出口炉门、33为炉内运输轨道、34为炉内风循环通道、35为离心风机、36为喷风槽、37为加热器、51为大流量泵、52为小流量泵、55为上水箱、56为高压水墙、56.1为低压水墙、57为高压大流量喷嘴、57.1为低压小流量喷嘴、61为风机、62为电加热器、63为风道、64为喷风嘴、81为整体支架、82为弹性夹紧装置、83为弹性张紧装置、9为积水箱。
具体实施方式
下面参照附图进一步具体说明实现本发明的实施方式(如图1至图7)：
一种高强度铝合金薄板立式喷淋固溶淬火机列，包括上料平台1、出料平台2和固溶加热炉炉体3，固溶加热炉炉体3两侧分别为上料平台1和出料平台2；固溶加热炉炉体3与出料平台2之间依次安装有风刀4、喷淋淬火装置5和风干系统6，上料平台1、出料平台2、固溶加热炉炉体3，喷淋淬火装置5和风干系统6具有相同水平面的传动轨道平台7，传动轨道平台7上活动分布有专用夹具8，专用夹具8采用立式弹性夹持结构夹持淬火板材；所述专用夹具8包括整体支架81、弹性夹紧装置82和弹性张紧装置83，弹性夹紧装置82成对分布在整体支架81前后两端，弹性夹紧装置82用于夹持待淬火板料的前后两端，弹性夹紧装置82安装在弹性张紧装置83的两弹性端，弹性张紧装置83固定安装在整体支架81上，弹性张紧装置83用于对板料向前后两端施加张力；所述专用夹具8含多组弹性夹紧装置82和弹性张紧装置83，每组弹性夹紧装置82和弹性张紧装置83相互平行，且间距相同；所述固溶加热炉炉体3的前、后分别安装有入口炉门31和出口炉门32，固溶加热炉炉体3的炉内包含炉内运输轨道33、炉内风循环通道34、离心风机35、喷风槽36、加热器37和控制系统，炉内轨道与上料平台及喷淋淬火装置的轨道规格相同，轨道宽度与高度相同，保证专用夹具能从上料平台沿轨道平滑的运动到出料平台，离心风机35位于炉顶或炉底，喷风槽36位于运输轨道33下方，且与运输轨道33方向平行，离心风机35数量根据炉内宽度确定，沿长度方向上每0.8至1.5倍炉宽即有一台风机，固溶加热炉炉体3越长，风机数量越多，炉内风循环通道34循环连通加热器37、喷风槽36和离心风机35，炉内风循环通道是保证加热风将沿炉底部或炉顶部从与轨道方向平行的喷风槽喷出，并从离心风机的中心回流形成内循环，且喷风槽的间距与专用夹具板料安装间距、喷淋淬火装置的间距相同，喷风槽正对在两块板料的中间；所述固溶加热炉炉体3与喷淋淬火装置间靠近淬火装置侧安装有风刀4，风刀4与喷淋淬火墙的分布相同并位于喷淋淬火墙近固溶加热炉的一侧，风刀4的高压风垂直淬火板面的方向喷出，形成高压气帘，气帘的高度大于板料宽度，并保证能将气体正吹在整个板料宽度上；所述喷淋淬火装置5包括包括高压大流量喷淋系统与低压小流量喷淋系统，两套喷淋系统交错排列，独立工作。高压大流量喷淋系统包括高压大流量泵51、上水箱55、高压水墙56及高压大流量喷嘴57，低压小流量喷淋系统包括低压小流量泵52、低压水墙56.1、低压小流量喷嘴57.1和管道，高压大流量泵51抽出的水通过管道连通到上水箱55，上水箱55与高压水墙56相通，低压小流量泵52抽出的水通过管道连通到对应的低压水墙56.1，高压水墙56上安装有高压大流量喷嘴57，低压水墙56.1上安装有低压小流量喷嘴57.1，各侧水墙的高度大于板料宽度，高压水墙56和低压水墙56.1侧面按一定规律分别排列安装有高压大流量喷嘴57与低压小流量喷嘴57.1，高压大流量喷淋系统用于淬火厚度较大的板料，低压小流量喷淋系统用于淬火厚度较小的板料；各侧水墙的厚度为50mm到100mm，侧水墙的长度为2500mm到4500mm，淬火时根据需要启动对应的喷水系统；所述喷淋淬火装置5下方设置有积水箱9，用于积存喷流滴落的水；所述风干系统6包括风机61、电加热器62、风道63和喷风嘴64，风道63依次连通风机61、电加热器62和喷风嘴64，喷风嘴64分布于淬火板材的两侧，其热风在风机61的强制加压下从喷风嘴或喷风口喷向板的两侧，从而把从喷淋淬火装置中出来的板面吹扫干燥；所述上料平台1与出料平台2为一对称相同结构，上料平台1包括平台支架11、运输导轨12和传动装置13，运输导轨12位于平台支架11上方，用来支撑专用夹具8，并且专用夹具8可在传动装置13的驱动下随运输导轨12运动。
本发明的具体实施过程如下：
实施例一：实施过程中，上料平台1尺寸为8000mm×1600mm，传动轨道平台7上有两根轨道，轨道间距为1200mm，轨道延伸到固溶加热炉炉体3炉门，与炉门下及炉内的轨道相接。
采用6000mm×1500mm规格的专用夹具8，将规格为6000mm×1250mm×10mm的7075铝合金板料共6块装在专用夹具8上，专用夹具8上有一个弹性夹紧82与弹性张紧装置83，在冷态下用弹性张紧装置83沿板料长向施加张力300kg左右，弹性张紧装置预留70mm伸缩量；打开固溶加热炉炉体3的入口炉门31，通过驱动装置将专用夹具8沿轨道拉入加热炉内。
在专用夹具8进炉之前，炉内离心风机35与加热器37预先启动，并使空炉温度升高到480℃左右，当专用夹具8把板料送进后开始对板料加温，当板料温度升到470℃后保温15min，总共加热时间约为40min。
喷淋淬火装置5具有两组不同喷水嘴，一种为低压小流量喷嘴，一种为高压大流量喷嘴，在板料到温之前，启动高压大流量喷淋系统，将流量调到1200m3/h；同时打开入口处的风刀4与出口处的风干系统6，使压缩空气从喷风槽36中喷出，打开固溶加热炉出口炉门，在驱动系统的拉动下，将专用夹具8以0.65m/s的速度匀速先后通过入口风刀4、喷淋淬火装置5及风干系统6完成淬火，最终停止在出料平台2上具并完成卸料。
通过上述实施例所固溶淬火后的10mm厚板7075板料，再经120℃×24h的时效，其硬度约183HV至187HV，抗拉强度达565Mpa至575Mpa，延伸率达9％至10％。
实施例二：实施过程中，上料平台1尺寸为8000mm×1600mm，传动轨道平台7上有两根轨道，轨道间距为1200mm，轨道延伸到固溶加热炉炉体3炉门，与炉门下及炉内的轨道相接。
采用6000mm×1500mm规格的专用夹具8，将规格为6000mm×1250mm×1mm的7075铝合金板料共6块装在专用夹具8上，专用夹具8上有一个弹性夹紧82与弹性张紧装置83，在冷态下用弹性张紧装置83沿板料长向施加张力150kg左右，弹性张紧装置预留70mm伸缩量；打开固溶加热炉炉体3的入口炉门31，通过驱动装置将专用夹具8沿轨道拉入加热炉内。
在专用夹具8进炉之前，炉内离心风机35与加热器37预先启动，并使空炉温度升高到480℃左右，当专用夹具8把板料送进后开始对板料加温，当板料温度升到470℃后保温5min，总共加热时间约为8min。
喷淋淬火装置5具有两组不同喷水嘴，一种为小流量喷嘴，一种为大流量喷嘴，在板料到温之前，启动低压小流量喷淋系统，将流量调到400m3/h；同时打开入口处的风刀4与出口处的风干系统6，使压缩空气从喷风槽36中喷出，打开固溶加热炉出口炉门，在驱动系统的拉动下，将专用夹具8以1.5m/s的速度先后通过入口风刀4、喷淋淬火装置5及风干系统6完成淬火，最终停止在出料平台2上具并完成卸料。
通过上述实施例所固溶淬火后的1mm厚板7075板料，再经120℃×20h的时效，其硬度约186HV至187HV，抗拉强度达570Mpa至590Mpa，延伸率达8％至9％。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高强度铝合金薄板立式喷淋固溶淬火机列，包括上料平台(1)、出料平台(2)和固溶加热炉炉体(3)，固溶加热炉炉体(3)两侧分别为上料平台(1)和出料平台(2)；其特征在于：固溶加热炉炉体(3)与出料平台(2)之间依次安装有风刀(4)、喷淋淬火装置(5)和风干系统(6)，上料平台(1)、出料平台(2)、固溶加热炉炉体(3)、喷淋淬火装置(5)和风干系统(6)具有相同水平面的传动轨道平台(7)，传动轨道平台(7)上活动分布有专用夹具(8)，专用夹具(8)采用立式弹性夹持结构夹持淬火板材。
2.根据权利要求1所述的高强度铝合金薄板立式喷淋固溶淬火机列，其特征在于：所述专用夹具(8)包括整体支架(81)、弹性夹紧装置(82)和弹性张紧装置(83)，弹性夹紧装置(82)成对分布在整体支架(81)前后两端，弹性夹紧装置(82)用于夹持待淬火板料的前后两端，弹性夹紧装置(82)安装在弹性张紧装置(83)的两弹性端，弹性张紧装置(83)固定安装在整体支架(81)上，弹性张紧装置(83)用于对板料向前后两端施加张力。
3.根据权利要求2所述的高强度铝合金薄板立式喷淋固溶淬火机列，其特征在于：所述专用夹具(8)含多组弹性夹紧装置(82)和弹性张紧装置(83)，每组弹性夹紧装置(82)和弹性张紧装置(83)相互平行，且间距相同。
4.根据权利要求1或2所述的高强度铝合金薄板立式喷淋固溶淬火机列，其特征在于：所述固溶加热炉炉体(3)的前、后分别安装有入口炉门(31)和出口炉门(32)，固溶加热炉炉体(3)的炉内包含炉内运输轨道(33)、炉内风循环通道(34)、离心风机(35)、喷风槽(36)、加热器(37)和控制系统，离心风机(35)位于炉顶或炉底，喷风槽(36)位于运输轨道(33)下方，且与运输轨道(33)方向平行，炉内风循环通道(34)循环连通加热器(37)、喷风槽(36)和离心风机(35)。
5.根据权利要求1或2所述的高强度铝合金薄板立式喷淋固溶淬火机列，其特征在于：所述喷淋淬火装置(5)包括高压大流量喷淋系统与低压小流量喷淋系统，两套喷淋系统交错排列，独立工作，高压大流量喷淋系统包括高压大流量泵(51）、上水箱(55)、高压水墙(56)和高压大流量喷嘴(57)，低压小流量喷淋系统包括低压小流量泵(52)、低压水墙(56.1)和低压小流量喷嘴(57.1)；高压大流量泵(51)抽出的水通过管道连通到上水箱(55)，上水箱55与高压水墙(56)相通，低压小流量泵(52)抽出的水通过管道连通到对应的低压水墙(56.1)，高压水墙(56)和低压水墙(56.1)侧面按一定规律分别排列安装有高压大流量喷嘴(57)和低压小流量喷嘴(57.1)。
6.根据权利要求5所述的高强度铝合金薄板立式喷淋固溶淬火机列，其特征在于：所述固溶加热炉炉体(3)与喷淋淬火装置(5)间靠近喷淋淬火装置(5)侧在水平方向平行安装有风刀(4)，风刀(4)与喷淋淬火装置(5)的水墙分布相同，风刀(4)的高压风垂直淬火板面的方向喷出。
7.根据权利要求5所述的高强度铝合金薄板立式喷淋固溶淬火机列，其特征在于：所述喷淋淬火装置(5)下方设置有积水池(9)。
8.根据权利要求1或2所述的高强度铝合金薄板立式喷淋固溶淬火机列，其特征在于：所述风干系统(6)包括风机(61)、电加热器(62)、风道(63)和喷风嘴(64)，风道(63)依次连通风机(61)、电加热器(62)和喷风嘴(64)，喷风嘴(64)分布于淬火板材的两侧的风道上。
9.根据权利要求1或2所述的高强度铝合金薄板立式喷淋固溶淬火机列，其特征在于：所述上料平台(1)与出料平台(2)为一对称相同结构，上料平台(1)包括平台支架(11)、运输导轨(12)和传动装置(13)，运输导轨(12)位于平台支架(11)上方，运输导轨(12)由传动装置(13)带动。
10.根据权利要求1所述的高强度铝合金薄板立式喷淋固溶淬火机列，其特征在于：采用块式法实现铝合金板材的喷淋式固溶淬火。
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