一种铝合金加热设备及操作方法与流程

本发明涉及铝合金加热技术领域，特别是涉及一种铝合金加热设备及操作方法。

背景技术：

铝合金是以铝为基添加一定量其他合金化元素的合金，是轻金属材料之一，对于以al-cu-mg和al-zn-mg-cu为基的2系和7系高强铝合金来说，在挤压前的预加热过程中，就可能产生因热应力过大而导致的裂纹缺陷，在实际生产过程中，型材生产单位经常采用多次间歇加热的方法，给予铝棒一定的透热时间，且加热功率须控制在一定范围内，使铝棒芯表温度梯度不至于过大，以此抑制裂纹的产生，这样就大大影响了挤压生产效率，削弱了挤压生产效率高的优势，从而限制了挤压成型工艺在高强铝合金生产中的应用。同时，传统感应加热装置用于产生磁场的铜线圈在工作时自身消耗大量能量，当加热铝、铜等金属并非铁磁材料时，加热效率低于50％。换句话说，传统感应加热技术在应用于大直径工件加热时，仍未能解决加热不均匀等核心问题。

传统的加热的热源能量以对流或传导的方式进入工件，存在加热均匀性差、加热温度可控性差、能量利用率低等问题，长期的现场实践表明，传统加热方式热处理的工件容易出现：力学性能不合格、过烧、气泡、变形、开裂、粗大晶粒以及表面腐蚀等问题。

技术实现要素：

本发明所提供的一种铝合金加热设备及操作方法，以解决现有的加热的热源能量以对流或传导的方式进入工件，存在加热均匀性差、加热温度可控性差、能量利用率低等问题。

为了达到上述的效果，本申请提供一种铝合金加热设备及操作方法，包括：加热装置、夹持结构以及托料结构；

所述夹持结构设置于所述加热装置两侧，所述托料结构设置于所述加热装置内部；

所述加热装置包括：外壳1、底座2、铁芯3以及超导线圈4；

所述底座2设置于所述外壳1底端，所述铁芯3设置于所述外壳1内部，所述铁芯3以及所述外壳1连接处设置有支撑架，所述铁芯3内部形成有感应线圈，所述超导线圈4一端与电源相连接，所述超导线圈4与所述铁芯3相连接，所述加热装置上设置有工件5；

所述夹持结构包括：支座6、驱动机7、固定板8、连接部以及柔性连接结构；

所述支座6设置于所述加热装置两侧，所述驱动机7设置于所述支座6的顶部，所述连接部的底部与所述支座6相连接，所述固定板8设置于所述连接部上，且所述固定板8一端与所述工件5相连接，所述柔性连接结构设置于所述驱动机7以及所述连接部之间。

优选的，所述托料结构包括：支撑座9、第一液压缸10、支撑板11以及滑轮12；

所述支撑座9设置于所述加热装置内，所述第一液压缸10设置于所述支撑座9的顶端，所述支撑板11与所述第一液压缸10伸缩端固定连接，所述滑轮12设置于所述支撑板11的顶端。

优选的，所述连接部包括：支架13、第二液压缸14、液压卡盘15以及连接柱16；

所述支架13设置于所述支座6上，所述第二液压缸14设置于所述支架13上，所述第二液压缸14的底端与所述驱动机7驱动端相连接，所述液压卡盘15固定安装于所述第一液压杆2403伸缩端上，所述连接柱16一端设置于所述液压卡盘15上，所述连接柱16另一端与所述固定板8相连接。

优选的，所述柔性连接结构包括：支撑框架17、第一连接板18、第二连接板19、连接轴20、转轴21以及限位柱22；

所述支撑框架17设置于所述支座6上，所述第一连接板18固定安装于支撑框架17一端，所述连接轴20设置于所述第一连接板18上，所述第二连接板19一端与所述连接轴20相连接，所述限位柱22固定安装于所述支撑框架17上，且所述限位柱22贯穿于所述第二连接板19，所述第二连接板19以及所述驱动机7连接处设置有固定座，所述转轴21设置于所述支撑框架17内部，所述转轴21一端与所述驱动电机驱动端固定连接，所述转轴21另一端设置有连接盘，且所述连接盘与所述连接部相连接。

优选的，所述固定板8以及连接柱16连接处设置有连接组件23，所述连接组件23包括：第一法兰2301、第二法兰2302以及热绝缘板2303；

所述第一法兰2301固定安装于所述固定板8上，所述第二法兰2302固定安装于所述连接柱16上，且所述第二法兰2302与所述第一法兰2301相贴合，所述热绝缘板2303设置于所述第一法兰2301以及所述第二法兰2302之间，所述第一法兰2301以及所述第二法兰2302连接处设置有多个螺纹组件。

优选的，还包括：调节结构24，所述调节结构24设置于所述外壳1上；

所述调节结构24包括：基座2401、多个调节板2402以及多个第一液压杆2403；

所述基座2401设置于所述外壳1的顶部，多个所述第一液压杆2403设置于所述基座2401上，多个所述调节板2402设置于所述外壳1内部，且所述调节板2402与所述第一液压杆2403伸缩端相连接，所述第一液压杆2403以及所述调节板2402连接处设置有连接件。

优选的，还包括：防护组件，所述防护组件设置于所述外壳1的顶部；

所述防护组件包括：限位槽25、防护框架26、防护网27以及第二液压杆28；

所述限位槽25设置于所述外壳1的顶部，且所述限位槽25位于所述外壳1两侧，所述防护框架26设置于所述限位槽25内，所述防护网27设置于所述防滑框架内部，所述第二液压杆28设置于所述外壳1的顶部，所述第二液压杆28伸缩端与所述防滑框架固定连接。

优选的，所述固定板8的侧壁面上开设有防滑槽2901，所述防滑槽2901与所述工件5相贴合，且所述固定板8上设有高温绝缘涂层。

优选的，所述支座6由第一支座601以及第二支座602组成，所述第一支座601以及所述第二支座602连接处设置有滑动组件29，所述滑动组件29包括：滑槽2901、滑块2902以及第三液压杆2903；

所述滑槽2901设置于所述第一支座601的顶部，所述滑块2902一端设置于所述滑槽2901内部，所述滑块2902另一端与所述第二支座602固定连接，所述第三液压杆2903伸缩端与所述第二支座602相连接，所述第三伸缩杆底端与所述底座2相连接。

优选的，所述操作步骤如下：

s1、进料，将工件5放置于所述托料结构上，启动托料结构，所述托料结构在上位接料后下降到中位，使所述工件5进入气隙；

s2、夹持，启动所述夹持结构，由所述夹持结构对所述工件5进行加紧，启动托料结构，将所述托料结构下降至下位，其中，夹持工件5的长度l的范围为：l≤2.5m；

s3、加热，启动驱动机7，将所述工件5加速至额定转速，带动所述工件5在磁场中旋转加热，且加热模式为均匀加热以及梯度加热两种模式；

s4、出料，启动托料结构，将所述托料结构上升到中位，启动夹持结构，将所述工件5与所述夹持结构脱离，使所述工件5落到所述托料结构上，并将托料结构上升至上位，从而完成出料。

本发明所提供的一种铝合金加热设备及操作方法，包括：加热装置、夹持结构以及托料结构；所述夹持结构设置于所述加热装置两侧，所述托料结构设置于所述加热装置内部；所述加热装置包括：外壳、底座、铁芯以及超导线圈；所述底座设置于所述外壳底端，所述铁芯设置于所述外壳内部，所述铁芯以及所述外壳连接处设置有支撑架，所述铁芯内部形成有感应线圈，所述超导线圈一端与电源相连接，所述超导线圈与所述铁芯相连接，所述加热装置上设置有工件；所述夹持结构包括：支座、驱动机、固定板、连接部以及柔性连接结构；所述支座设置于所述加热装置两侧，所述驱动机设置于所述支座的顶部，所述连接部的底部与所述支座相连接，所述固定板设置于所述连接部上，且所述固定板一端与所述工件相连接，所述柔性连接结构设置于所述驱动机以及所述连接部之间，该铝合金加热设备及操作方法设计合理，结构简单，使用方法简单便于操作，通过利用零电阻的超导磁体产生强直流磁场，电动机驱动工件在磁场中旋转，感应出涡流进行加热，由于其工作频率极低，并且通过电气量控制温度，相比于传统加热设备，具有加热温度均匀、加热速度快、可连续工作、金相组织可控性强等显著优势，可广泛应用于非铁磁性金属或合金压延成型过程中的预加热处理，并且实现温度梯度可控的超均匀加热，提高工件加热品质和生产效率，彻底解决传统设备加热不均匀的行业痛点，有效的解决了传统的加热的热源能量以对流或传导的方式进入工件，存在加热均匀性差、加热温度可控性差、能量利用率低等问题。

附图说明

图1是本发明实施例一种铝合金加热设备及操作方法的主视图；

图2是本发明实施例一种铝合金加热设备及操作方法的主视剖视图；

图3是本发明实施例一种铝合金加热设备及操作方法的侧视图；

图4是本发明实施例中夹持结构的侧视图；

图5是本发明实施例中夹持结构的俯视图；

图6是本发明实施例中加热装置的俯视图；

图7是本发明实施例中调节结构的结构示意图；

图8是本发明实施例中连接组件的结构示意图；

图9是本发明实施例中图4的局部放大示意图。

图中，1、外壳；2、底座；3、铁芯；4、超导线圈；5、工件；6、支座；601、第一支座；602、第二支座；7、驱动机；8、固定板；9、支撑座；10、第一液压缸；11、支撑板；12、滑轮；13、支架；14、第二液压缸；15、液压卡盘；16、连接柱；17、支撑框架；18、第一连接板；19、第二连接板；20、连接轴；21、转轴；22、限位柱；23、连接组件；2301、第一法兰；2302、第二法兰；2303、热绝缘板；24、调节结构；2401、基座；2402、调节板；2403、第一液压杆；25、限位槽；26、防护框架；27、防护网；28、第二液压杆；29、滑动组件；2901、滑槽；2902、滑块；2903、第三液压杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明提供一种技术方案：根据说明书附图1-9可知，本案是一种铝合金加热设备及操作方法，主要包括：加热装置、夹持结构以及托料结构，连接关系如下：

加热装置包括：外壳1、底座2、铁芯3以及超导线圈4；

底座2设置于外壳1底端，铁芯3设置于外壳1内部，铁芯3以及外壳1连接处设置有支撑架，铁芯3内部形成有感应线圈，超导线圈4一端与电源相连接，超导线圈4与铁芯3相连接，加热装置上设置有工件5；

夹持结构包括：支座6、驱动机7、固定板8、连接部以及柔性连接结构；

支座6设置于加热装置两侧，驱动机7设置于支座6的顶部，连接部的底部与支座6相连接，固定板8设置于连接部上，且固定板8一端与工件5相连接，柔性连接结构设置于驱动机7以及连接部之间。

综上，在使用的时候，将工件5放置于托料结构上，启动托料结构，通过托料结构将工件5以及夹持结构的配合完成进料过程，启动超导线圈4，使铁芯3沿感应线圈方向进行极低频超导感应加热，通过底座2对加热装置整体进行支撑以及固定，通过外壳1对加热装置内部进行保护，通过支座6对驱动机7进行固定，通过柔性连接结构可有效的降低驱动机7在转动过程中产生的转动惯量对驱动机7输出轴产生的冲击，造成驱动机7驱动轴损坏滚齿或断裂失效的问题，在进行夹持过程中，启动连接部，通过连接部对工件5两端进行夹紧，通过固定板8增加工件5的稳固性，启动驱动机7，通过驱动机7的转动带动工件5迅速在磁场中旋转加热，利用零电阻的超导磁体产生强直流磁场，电动机驱动工件5在磁场中旋转，感应出涡流进行加热，感应电流可直接整体加热大部分工件5，芯表温差小于5℃，电流穿透深度大于100mm，频率的范围控制在4～10hz，加热效率可达80-85％。

其中，托料结构包括：支撑座9、第一液压缸10、支撑板11以及滑轮12；

支撑座9设置于加热装置内，第一液压缸10设置于支撑座9的顶端，支撑板11与第一液压缸10伸缩端固定连接，滑轮12设置于支撑板11的顶端。

综上，在使用的时候，通过支撑座9对托料结构整体进行支撑，启动第一液压缸10，通过第一液压缸10调节支撑板11的高度，进而控制支撑板11升降至上、中、下位，在夹持过程中对工件5的位置进行调节时，可通过滑轮12使工件5在支撑板11上进行水平位移，可有效的防止工件5出现偏移等情况。

其中，连接部包括：支架13、第二液压缸14、液压卡盘15以及连接柱16；

支架13设置于支座6上，第二液压缸14设置于支架13上，第二液压缸14的底端与驱动机7驱动端相连接，液压卡盘15固定安装于第一液压杆2403伸缩端上，连接柱16一端设置于液压卡盘15上，连接柱16另一端与固定板8相连接。

综上，在使用的时候，通过支架13对连接部整体进行支撑，通过液压卡盘15对连接柱16进行固定，通过连接柱16增加驱动机7以及固定板8之间的连接性，并通过连接柱16减低工件5加热过程中的热量传递，避免由于温度过高对设备造成损伤，通过第二液压缸14调节工件5以及固定板8之间的连接性。

其中，柔性连接结构包括：支撑框架17、第一连接板18、第二连接板19、连接轴20、转轴21以及限位柱22；

支撑框架17设置于支座6上，第一连接板18固定安装于支撑框架17一端，连接轴20设置于第一连接板18上，第二连接板19一端与连接轴20相连接，限位柱22固定安装于支撑框架17上，且限位柱22贯穿于第二连接板19，第二连接板19以及驱动机7连接处设置有固定座，转轴21设置于支撑框架17内部，转轴21一端与驱动电机驱动端固定连接，转轴21另一端设置有连接盘，且连接盘与连接部相连接。

综上，在使用的时候，通过第一连接板18对连接轴20进行固定，通过连接轴20对第二连接板19进行固定，通过第二连接板19对驱动机7进行固定，通过固定座增加驱动机7以及第二连接板19之间的稳固性，启动驱动机7，通过驱动机7的转动带动与驱动机7输出轴相连接的转轴21进行旋转，进而带动连接盘进行转动。

其中，固定板8以及连接柱16连接处设置有连接组件23，连接组件23包括：第一法兰2301、第二法兰2302以及热绝缘板2303；

第一法兰2301固定安装于固定板8上，第二法兰2302固定安装于连接柱16上，且第二法兰2302与第一法兰2301相贴合，热绝缘板2303设置于第一法兰2301以及第二法兰2302之间，第一法兰2301以及第二法兰2302连接处设置有多个螺纹组件。

综上，在使用的时候，通过连接组件23增加固定板8以及连接柱16之间的稳固性，通过热绝缘板2303降低热量传导。

其中，还包括：调节结构24，调节结构24设置于外壳1上；

调节结构24包括：基座2401、多个调节板2402以及多个第一液压杆2403；

基座2401设置于外壳1的顶部，多个第一液压杆2403设置于基座2401上，多个调节板2402设置于外壳1内部，且调节板2402与第一液压杆2403伸缩端相连接，第一液压杆2403以及调节板2402连接处设置有连接件。

综上，在使用的时候，通过调节结构24控制工件5与加热装置之间的距离，从而更好的做到工件5的加热效果，通过基座2401对第一液压杆2403进行固定，启动第一液压杆2403，通过第一液压杆2403控制调节板2402的神缩，进而控制工件5位于铁芯3之间的距离，通过连接件增加调节板2402以及第一液压杆2403之间的连接性。

其中，还包括：防护组件，防护组件设置于外壳1的顶部；

防护组件包括：限位槽25、防护框架26、防护网27以及第二液压杆28；

限位槽25设置于外壳1的顶部，且限位槽25位于外壳1两侧，防护框架26设置于限位槽25内，防护网27设置于防滑框架内部，第二液压杆28设置于外壳1的顶部，第二液压杆28伸缩端与防滑框架固定连接。

综上，在使用的时候，在工件5进行加热过程中，通过防护组件对工件5进行防护，启动第二液压杆28，通过第二液压杆28控制防护框架26进行位移，通过防护框架26对防护网27进行固定，通过限位槽25对防护框架26的位移方向进行限位。

其中，固定板8的侧壁面上开设有防滑槽2901，防滑槽2901与工件5相贴合，且固定板8上设有高温绝缘涂层。

其中，支座6由第一支座601以及第二支座602组成，第一支座601以及第二支座602连接处设置有滑动组件29，滑动组件29包括：滑槽2901、滑块2902以及第三液压杆2903；

滑槽2901设置于第一支座601的顶部，滑块2902一端设置于滑槽2901内部，滑块2902另一端与第二支座602固定连接，第三液压杆2903伸缩端与第二支座602相连接，第三伸缩杆底端与底座2相连接。

综上，在使用的时候，通过滑动组件29可使支座6进行位移，进而调节驱动机7的位置，通过第三液压杆2903可有效的调节驱动机7与加热装置之间的距离，进一步的提高了夹持结构以及工件5之间的连接性。

其中，操作步骤如下：

s1、进料，将工件5放置于托料结构上，启动托料结构，托料结构在上位接料后下降到中位，使工件5进入气隙；

s2、夹持，启动夹持结构，由夹持结构对工件5进行加紧，启动托料结构，将托料结构下降至下位，其中，夹持工件5的长度l的范围为：l≤2.5m；

s3、加热，启动驱动机7，将工件5加速至额定转速，带动工件5在磁场中旋转加热，且加热模式为均匀加热以及梯度加热两种模式，且梯度可控；

s4、出料，启动托料结构，将托料结构上升到中位，启动夹持结构，将工件5与夹持结构脱离，使工件5落到托料结构上，并将托料结构上升至上位，从而完成出料。

综上，本发明实施例提供一种铝合金加热设备及操作方法，其包括：加热装置、夹持结构以及托料结构；所述夹持结构设置于所述加热装置两侧，所述托料结构设置于所述加热装置内部；所述加热装置包括：外壳、底座、铁芯以及超导线圈；所述底座设置于所述外壳底端，所述铁芯设置于所述外壳内部，所述铁芯以及所述外壳连接处设置有支撑架，所述铁芯内部形成有感应线圈，所述超导线圈一端与电源相连接，所述超导线圈与所述铁芯相连接，所述加热装置上设置有工件；所述夹持结构包括：支座、驱动机、固定板、连接部以及柔性连接结构；所述支座设置于所述加热装置两侧，所述驱动机设置于所述支座的顶部，所述连接部的底部与所述支座相连接，所述固定板设置于所述连接部上，且所述固定板一端与所述工件相连接，所述柔性连接结构设置于所述驱动机以及所述连接部之间，该铝合金加热设备及操作方法设计合理，结构简单，使用方法简单便于操作，通过利用零电阻的超导磁体产生强直流磁场，电动机驱动工件在磁场中旋转，感应出涡流进行加热，由于其工作频率极低，并且通过电气量控制温度，相比于传统加热设备，具有加热温度均匀、加热速度快、可连续工作、金相组织可控性强等显著优势，可广泛应用于非铁磁性金属或合金压延成型过程中的预加热处理，并且实现温度梯度可控的超均匀加热，提高工件加热品质和生产效率，彻底解决传统设备加热不均匀的行业痛点，有效的解决了传统的加热的热源能量以对流或传导的方式进入工件，存在加热均匀性差、加热温度可控性差、能量利用率低等问题。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。