鋁合金的強(qiáng)化離不開 “固溶 - 時效” 工藝:
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固溶處理:將鋁合金加熱到特定溫度(通常 500-550℃,因合金成分而異),保溫足夠時間,使合金中的可溶性元素(如銅、鎂、鋅等)充分溶解到鋁基體中,形成均勻的過飽和固溶體;
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時效處理:固溶后的鋁合金快速冷卻(如水冷)后,在室溫或中溫(通常 120-200℃)下保溫,使過飽和固溶體中的元素以細(xì)小彌散的化合物形式析出,從而強(qiáng)化鋁基體(即 “沉淀強(qiáng)化”)。
連續(xù)式設(shè)備的結(jié)構(gòu)需匹配 “連續(xù)輸送” 和 “分段控溫” 需求,通常包括以下關(guān)鍵部分:
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作用:將待處理的鋁合金工件(如板材、型材、鍛件)連續(xù)送入爐內(nèi),保證工件在各工序間有序移動。
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常見形式:輥道輸送(適合板材、型材)、鏈條輸送(適合小型工件或批量件),輸送速度可根據(jù)工藝要求調(diào)節(jié)(通常 0.5-5m/min),確保工件在各溫區(qū)的保溫時間精 準(zhǔn)。
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特點(diǎn):輸送部件需耐高溫(固溶段溫度高)、耐磨,且與工件接觸部分避免劃傷(如采用陶瓷輥、耐高溫合金鏈條)。
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作用:實現(xiàn)鋁合金的加熱和固溶保溫,是核心溫區(qū)。
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結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié):
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加熱方式:多采用電加熱(電阻絲、硅碳棒、紅外加熱管),部分大型設(shè)備可用燃?xì)饧訜幔ㄐ杩刂茪夥眨苊庋趸?
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控溫精度:要求極高(±1-3℃),否則會導(dǎo)致固溶不均勻(影響后續(xù)時效效果),通常配備多點(diǎn)熱電偶 + PID 溫控系統(tǒng),實時監(jiān)測爐內(nèi)各區(qū)域溫度;
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爐體保溫:采用輕質(zhì)耐高溫保溫材料(如陶瓷纖維、莫來石磚),減少熱量損失,爐殼外表面溫度≤60℃(節(jié)能且安全);
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氣氛控制:部分高精度需求場景(如高純度鋁合金)會通入惰性氣體(如氮?dú)猓┍Wo(hù),防止工件表面氧化(普通鋁合金可在空氣氛圍中固溶,但需控制爐內(nèi)空氣流動,避免局部溫差)。
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作用:固溶保溫后,需將工件快速冷卻(“淬火”),阻止溶質(zhì)元素在冷卻過程中提前析出,保證固溶體的過飽和狀態(tài)(否則時效強(qiáng)化效果會大幅下降)。
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常見形式:
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水冷系統(tǒng):最常用,通過噴淋(對板材)、浸浴(對小件)或高壓水霧冷卻,冷卻速度需達(dá)到 “臨界冷卻速度”(如 6 系鋁合金需≥150℃/s);
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風(fēng) - 水組合冷卻:先通過強(qiáng)風(fēng)預(yù)冷(避免工件驟冷變形),再噴水冷卻,適合易變形的薄壁件或大型工件;
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冷卻后控溫:冷卻后工件溫度需降至 50-80℃(避免余熱影響時效初始狀態(tài)),部分設(shè)備會增加風(fēng)冷段調(diào)節(jié)最終溫度。
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作用:對固溶冷卻后的工件進(jìn)行時效保溫,促進(jìn)強(qiáng)化相析出。
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結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié):
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溫度范圍:中溫區(qū)(120-200℃),控溫精度要求更高(±1℃),因時效溫度偏差會直接影響析出相的形態(tài)(如溫度過高可能導(dǎo)致析出相粗大,強(qiáng)度下降);
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保溫時間:根據(jù)合金類型調(diào)整(如 6061 鋁合金時效約 12-16 小時,2024 鋁合金約 8-12 小時),通過輸送速度與爐體長度匹配(如爐長 30m,輸送速度 0.5m/min,則保溫時間 60min);
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加熱與控溫:多采用電加熱(加熱均勻性好),爐內(nèi)配備循環(huán)風(fēng)機(jī)(強(qiáng)制熱風(fēng)循環(huán)),確保各區(qū)域溫度均勻(溫差≤±2℃)。