鋁鎂矽系鋁合金冷拉管淬火設備及其淬火方法
2023-06-25 03:02:31
專利名稱：鋁鎂矽系鋁合金冷拉管淬火設備及其淬火方法
技術領域：
本發明涉及一種鋁鎂矽系鋁合金冷拉管的熱處理設備及其方法，屬於有色金屬管材加工技術領域。
背景技術：
汽車連接管路用鋁鎂矽系鋁合金冷拉管通常需要進行淬火處理，而目前採用的淬火方法大多為立式淬火，立式淬火採用的設備為立式淬火爐。立式淬火爐的缺陷是爐體很高，一般在10米以上，這對工廠的車間高度有一定的要求，同時需要安裝專用的行車進行產品吊運，爐體太高對設備的維修維護也造成一定的困難。立式淬火操作過程為先在鋁管頭部鑽一個孔，再用鐵絲穿在孔中連成一捆後固定在料盤上，然後用行車將料盤吊起放入冷卻井中，最後通過立式淬火爐內的提料機構再將料盤吊起後懸掛在立式淬火爐中進行加熱，到達設定溫度和保溫時間後再將鋁材轉移至冷卻井上方下水進行淬火。淬火後再將料盤從冷卻井中吊出。從上可以看出立式淬火方法存在以下弱點1.淬火前需對鋁管頭部進行打孔，完成淬火後需切除頭部，此種加工方法耗費人力工時且影響生產效率及成品率。 2.因升溫時間較長，鋁管長時間置於高溫下其表面氧化嚴重，導致淬火後鋁管表面發黑，晶粒偏大，不能滿足客戶的表面要求；3.立式淬火爐體積龐大，加熱到一定溫度耗能很大，為節省能源，不適用於小批量產品的淬火，且裝料卸料操作複雜。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種爐體低、生產效率高、表面質量好、能耗低、能連續上料的鋁鎂矽系鋁合金冷拉管的熱處理設備及其方法。本發明的技術方案是一種鋁鎂矽系鋁合金冷拉管淬火設備，包括傳動系統，還包括依次連接的進料臺、 臥式加熱爐、淬火系統、出料臺，傳動系統包括電機、減速機構和託輥傳動鏈，託輥傳動鏈包括蝸輪和蝸杆，蝸輪連接託輥的一端，託輥的另一端安裝在軸承座上，託輥依次排列貫穿進料臺、臥式加熱爐、淬火系統、出料臺，在臥式加熱爐內的託輥的上、下方對稱均勻放置電熱管，電熱管與託輥平行排列，淬火系統包括去離子冷卻水進出管路、壓力泵、冷卻水收集裝置、噴嘴和噴杆，噴嘴安裝在噴杆上，噴杆安裝在淬火系統中的託輥的上、下方，與託輥平行排列。一種利用上述的鋁鎂矽系鋁合金冷拉管淬火設備的淬火方法，其特徵在於包括如下步驟(1)淬火前鋁表面用航空油或清洗劑清洗乾淨；(2)鋁管被單層平鋪在旋轉的傳動系統的託輥上；(3)鋁管依靠與託輥的摩擦力向前運動，進入臥式加熱爐；(4)鋁管在臥式加熱爐內被加熱至要求的溫度，溫度範圍為510-540度，並保溫 5-10分鐘；
(5)然後鋁管進入淬火系統形成的淬火區進行淬火冷卻，冷卻時採用電導率 (lOOUs/N的去離子水作為淬火冷卻介質；安裝在噴杆上的噴嘴連續高壓噴射出的水珠、 水霧將鋁管進行冷卻，鋁管在30秒內被快速冷卻至30度以下；噴杆的進水口壓力控制在 2-2. 5MPa，從噴嘴噴出的水珠、水霧呈向外噴射狀，噴射角為50-70度，噴射到鋁管表面的水珠保持有0. 5MPa的壓力；(6)鋁管通過託輥到達由出料臺組成的收料區。有益效果在本發明的淬火設備中，因爐體高度可以小於2米，設備的維修和維護比較容易，同時對車間無特別的高度要求。不影響車間行車的正常運行。因設備的裝料區、 加熱區、淬火區及收料區是處於同一水平直線上的，鋁管依靠與託輥的摩擦力完成整個過程到達收料區，這樣既避免了鋁管頭部鑽孔又實現了連續上料連續淬火的目的，且使裝料收料操作簡單方便；因管端不需要鑽孔，故可以取消管端鑽孔及淬火後切除管端工序。在實際生產時，淬火長度直接切割成客戶定製的產品長度而不是半成品長度，大大縮短了生產周期並提高了生產效率；因為是連續上料連續淬火，所以鋁管的淬火長度允許範圍大且不影響生產效率。在本發明的淬火方法中，因鋁管在爐內一直處於運動狀態、與託輥無固定觸點、單層擺放，故實現了鋁管快速均勻升溫，使淬火後鋁管晶粒更細小，有利於改善鋁管的抗腐蝕性；因淬火後鋁管表面亮白，故不需要酸洗或鹼洗來改善表面質量，降低了成本且避免了對環境的汙染。因淬火加熱時間短、淬火過程中無需料盤、裝料收料時不需要來回吊運，故單位淬火鋁管所需耗能少，符合現代工業生產提倡的節能宗旨。
圖1是本發明中淬火設備的結構示意圖；圖2是圖1中移除冷卻水收集裝置後的淬火區俯視示意圖及收料區俯視示意圖；圖中1-電機、2-減速機構、3-託輥傳動鏈、4-託輥、5-爐門、6-電熱管、7-臥式加熱爐、8-第二爐門、9-冷卻水收集裝置、10-噴嘴、11-進料臺、12-出料臺、13-鋁管、14-去離子冷卻水進水管路、15-壓力泵、16-噴杆、17-傳動系統、18-淬火系統、20-蝸輪、21-蝸杆、22-軸承座。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步說明。一種鋁鎂矽系鋁合金冷拉管淬火設備，包括傳動系統17，還包括依次連接的進料臺11、臥式加熱爐7、淬火系統18、出料臺12，傳動系統17包括電機1、減速機構2和託輥傳動鏈3，託輥傳動鏈3包括蝸輪20和蝸杆21，蝸輪21連接託輥4的一端，託輥4的另一端安裝在軸承座22上，託輥4依次排列貫穿進料臺11、臥式加熱爐7、淬火系統18、出料臺12， 在臥式加熱爐7內的託輥4的上、下方對稱均勻放置電熱管6，電熱管6與託輥4平行排列， 淬火系統18包括去離子冷卻水進出管路14、壓力泵15、冷卻水收集裝置9、噴嘴10和噴杆 16，噴嘴10安裝在噴杆16上，噴杆16安裝在淬火系統18中的託輥4的上、下方，與託輥4 平行排列。臥式加熱爐7的四周設有耐火保溫層，進出口各裝有爐門5和第二爐門8，以減少
4熱量的損失；所有託輥4處於同一水平線上，託輥4的間距根據最小淬火鋁管長度自行設定；臥式加熱爐7採用全電加熱，爐內設置有若干加熱元件-電熱管6，分布在託輥4上、下方，電熱管6的排列方式與託輥4平行並均勻排列在臥式加熱爐7內；臥式加熱爐7被分成若干個加熱區，每個加熱區內的電熱管6的加熱方式由可控矽單獨控制，確保爐溫控制精度；噴杆16安裝在淬火區託輥4的正上、下方，安裝方向與託輥4平行，噴杆16—端與冷卻水進口管路連接。噴杆16安裝排數為4-6排，上下對稱，間距以噴嘴10噴出的水珠交叉為宜。壓力泵15將去離子冷卻水進出管路14輸送的冷卻水加壓後輸送到噴杆16，噴杆16的進水口壓力控制在2-2. 5MPa,以確保噴嘴10噴出的冷卻水的均勻性。冷卻水收集裝置9將冷卻水收集後重新處理後循環使用。一種利用上述的鋁鎂矽系鋁合金冷拉管淬火設備的淬火方法，包括如下步驟(1)淬火前鋁表面用航空油或清洗劑清洗乾淨；(2)鋁管被單層平鋪在旋轉的傳動系統的託輥4上；(3)鋁管依靠與託輥4的摩擦力向前運動，進入臥式加熱爐7 ；(4)鋁管在臥式加熱爐7內被加熱至要求的溫度，溫度範圍為510-540度，並保持 5-10分鐘；(5)然後鋁管進入淬火系統18形成的淬火區進行淬火冷卻，冷卻時採用電導率 (lOOUs/N的去離子水作為淬火冷卻介質；安裝在噴杆16上的噴嘴10連續高壓噴射出的水珠、水霧將鋁管進行冷卻，鋁管在30秒內被快速冷卻至30度以下；噴杆的進水口壓力控制在2-2. 5MPa，從噴嘴10噴出的水珠、水霧呈向外噴射狀，噴射角為50-70度，噴射到鋁管表面的水珠保持有0. 5MPa的壓力；(6)鋁管通過託輥4到達由出料臺12組成的收料區。上述淬火方法，是利用鋁鎂矽系鋁合金固溶溫度寬、淬火敏感性低的特點進行的， 情況說明(1)淬火前鋁管表面用航空煤油或適用於鋁製品的清洗劑清洗乾淨，這是為了預防拉拔油在加熱過程中碳化粘附在鋁管表面導致淬火後鋁管表面變黑；(2)鋁管被單層平鋪在旋轉的託輥上，這是為了實現鋁管的快速加熱，降低鋁管晶粒在加熱保溫過程中的長大速度和時間，確保了淬火後鋁管的晶粒細小，提高鋁管的抗腐蝕性能；(3)鋁管被水平放置在旋轉的託輥上，依靠與旋轉託輥的摩擦力水平向前運動，經過加熱區和淬火區到達收料區，這使淬火前鋁管管端不需要鑽孔，這樣就取消了管端鑽孔及淬火後切除管端工序。在實際生產時，淬火長度直接切割成客戶定製的產品長度而不是半成品長度，大大縮短了生產周期並提高了生產效率；且實現了連續上料連續淬火，所以鋁管的淬火長度允許範圍大且不影響生產效率。(4)鋁管進入淬火裝置形成的淬火區進行淬火，淬火介質採用電導率彡lOOUs/N 的去離子水，避免含Ca、Mg離子的普通冷卻水淬火後會在鋁管表面形成白斑影響產品表面質量。安裝在噴杆16上的噴嘴10連續高壓噴射出的水珠、水霧，鋁管在30秒內被快速冷卻至30度以下；噴射到鋁管表面的水珠還保持有0. 的壓力，可以打破冷卻介質與高溫鋁管表面接觸時產生的蒸汽覆蓋層，提高鋁管的淬透性。實施例1
將材質6063、規格Φ 12*1. 5*1000的拉拔管採用本發明的淬火方法進行淬火，熱處理參數設定溫度520°C，加熱時間12. 3分鐘。抽樣數量5支比較實施例1 將材質6063、規格Φ 12*1. 5*1000的拉拔管採用原來的立式淬火方法進行淬火，熱處理參數設定溫度520°C，加熱時間60分鐘。抽樣數量5支。淬火後2天測試的性能測試結果見下表
檢測項實例1比較實例1g樣件1樣件2樣件3樣件4樣件5樣件1樣件2樣件3樣件4樣件5抗拉強185. 5186. 3185. 1187. 7184. 9180. 5179. 6180. 8181. 3182. 2度3493474635(MPa)屈服強82. 5182. 9881. 7083. 1581. 4680. 6380. 2983. 5283. 9082. 38度(Mpa)伸長率30. 5293030302930293030(A%)硬度54. 455. 254. 155. 753. 852. 451. 853. 254. 653. 9HV5晶粒尺32. 223. 129. 330. 428. 440. 545. 738. 239. 643. 6寸—(um)表面顏銀白銀白銀白銀白銀白苗裡 β^ >、>、褐色^ 裡褐色褐色色色色色色色色色實施例2 將材質6061、規格Φ 20*1. 8*1000的拉拔管採用本發明的淬火方法進行淬火；熱處理參數加熱溫度535 °C，加熱時間15. 6分鐘。抽樣數量5支比較實施例2 將材質6063、規格Φ 20*1. 8*1000的拉拔管採用立式淬火方法進行淬火；熱處理參數加熱溫度535 °C，加熱時間60分鐘。抽樣數量5支。淬火後2天測試的性能測試結果見下表
權利要求
1.一種鋁鎂矽系鋁合金冷拉管淬火設備，包括傳動系統(17)，其特徵在於還包括依次連接的進料臺(11)、臥式加熱爐(7)、淬火系統(18)、出料臺(12)，傳動系統(17)包括電機(1)、減速機構(2)和託輥傳動鏈(3)，託輥傳動鏈(3)包括蝸輪(20)和蝸杆(21)，蝸輪 (21)連接託輥(4)的一端，託輥(4)的另一端安裝在軸承座(22)上，託輥(4)依次排列貫穿進料臺(11)、臥式加熱爐(7)、淬火系統(18)、出料臺(12)，在臥式加熱爐(7)內的託輥(4) 的上、下方對稱均勻放置電熱管(6)，電熱管(6)與託輥(4)平行排列，淬火系統(18)包括去離子冷卻水進出管路(14)、壓力泵(15)、冷卻水收集裝置(9)、噴嘴(10)和噴杆(16)，噴嘴(10)安裝在噴杆(16)上，噴杆(16)安裝在淬火系統(18)中的託輥(4)的上、下方，與託輥(4)平行排列。
2.一種利用權利要求1所述的鋁鎂矽系鋁合金冷拉管淬火設備的淬火方法，其特徵在於包括如下步驟(1)淬火前鋁表面用航空煤油或清洗劑清洗乾淨；(2)鋁管被單層平鋪在旋轉的傳動系統的託輥(4)上；(3)鋁管依靠與託輥(4)的摩擦力向前運動，進入臥式加熱爐(7)；(4)鋁管在臥式加熱爐(7)內被加熱至要求的溫度，溫度範圍為510-540度，並保持 5-10分鐘；(5)然後鋁管進入淬火系統(18)形成的淬火區進行淬火冷卻，冷卻時採用電導率 (lOOUs/N的去離子水作為淬火冷卻介質；安裝在噴杆(16)上的噴嘴(10)連續高壓噴射出的水珠、水霧將鋁管進行冷卻，鋁管在30秒內被快速冷卻至30度以下；噴杆的進水口壓力控制在2-2. 5MPa，從噴嘴(10)噴出的水珠、水霧呈向外噴射狀，噴射角為50-70度，噴射到鋁管表面的水珠保持有0. 5MPa的壓力；(6)鋁管通過託輥(4)到達由出料臺(12)組成的收料區。
全文摘要
本發明公開了一種鋁鎂矽系鋁合金冷拉管淬火設備以及利用該設備的淬火方法，包括傳動系統，還包括依次連接的進料臺、臥式加熱爐、出料臺、淬火系統、出料臺，傳動系統包括電機、傳動機構和託輥傳動鏈，託輥傳動鏈依次排列貫穿進料臺、臥式加熱爐、出料臺、淬火系統、出料臺，在臥式加熱爐內的託輥傳動鏈上的託輥的上、下對稱放置電熱管，電熱管的排列方式與託輥平行，鋁管的裝料區、加熱區、淬火區及收料區處於同一水平直線上，鋁管一直處於運動狀態，鋁管依靠與旋轉的託輥傳動鏈上的託輥之間的摩擦力向前移動，在前移過程中完成加熱和淬火最後到達收料區，這樣既避免了鋁管頭部鑽孔又實現了連續上料連續淬火的目的，且使裝料收料操作簡單方便，淬火過程耗能少。
文檔編號C22F1/05GK102418056SQ20111038235
公開日2012年4月18日 申請日期2011年11月26日 優先權日2011年11月26日
發明者丁巖, 周益新, 周福海, 彭俊芳 申請人:江蘇亞太輕合金科技股份有限公司