一种钛合金固溶热处理炉及固溶方法

技术领域

本发明创造属于热处理设备及热处理方法领域，尤其是涉及一种钛合金 的热处理设备及热处理方法。

背景技术

钛合金具有密度小，强度高的特点，广泛运用于航空、航天设备。但钛 合金在水冷固溶时，对热处理设备的要求极其严格。

钛合金的固溶方法就是把钛合金单片放入炉中，在一定时间和温度的情 况下加热后取出快速冷却，其目的就是通过快速冷却使钛合金的温度稳定在 室温以下，保持良好的工艺塑性，以利于再加工。因为钛合金又非常容易时 效，并且时效温度又在固溶温度之下，所以当加热后的钛合金被取出时一定 要进行速冷，使其躲过时效温度，即固溶转移时间需≤6秒，否则力学性能无 法得到保证；

而且，由于钛合金极易氧化，因此，在固溶过程中不能直接和空气接触， 只能在真空气氛或惰性气体气氛中进行。

目前，钛合金的水冷固溶基本上采用的是卧室真空水淬炉，这种设备固 溶转移时间长达12秒以上，无法保证产品力学性能。

发明内容

本发明创造要解决的问题是提供一种钛合金固溶热处理炉及固溶方法， 缩短固溶转移时间，并保证产品在固溶过程中不易氧化，提高钛合金产品的 合格率。

为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：一种钛合金固溶 热处理炉，包括送料机构、进料机构、炉体和水冷机构：

所述送料机构设置有出料口，所述进料机构设置有与其配合的进料口， 所述进料口处设置有可开合的进料口盖，所述进料机构连通所述炉体，所述 炉体的底部开设有向下的落料通道，所述落料通道的下端口插设于所述水冷 机构的水面以下，关闭进料口盖的进料机构、炉体和水冷机构组合形成隔离 空气的固溶腔；

所述进料机构还包括与所述进料口盖相连的进料罐体，所述进料罐体分 为上罐体和下罐体，所述下罐体位于所述上罐体正下方且与所述炉体连通， 所述上罐体和下罐体之间设置有可开合的挡板，所述上罐体的罐壁上连通有 抽真空口和上进气口，所述下罐体的罐壁上连通有下进气口；

所述炉体内部还设置有运送待固溶产品的传送板。

其中，所述送料机构包括电子称、送料车、环形传送链和送料轨道，所 述电子称设置于所述送料轨道的下方且与所述送料车相配合，所述送料车前 端部的底面设置有轮子，所述轮子可滑动的连接倾斜的且向上的送料轨道， 所述送料轨道的下端部为平面，其上端部弯曲至所述进料口的正上方，所述 送料车的尾部铰接所述环形传送链，所述环形传送链的内侧设置有两个齿 轮，两个齿轮所在的直线与所述送料轨道的下端部平行，两个齿轮连接有电 动马达，所述电动马达驱动所述齿轮带动所述环形传送链转动。

其中，所述传送板的侧面连接有水平伸缩的液压气缸，所述液压气缸带 动所述传送板在进料口的正下方和炉体内落料通道的正上方之间运动。

其中，所述炉体内设置有电阻丝和温度控制系统，所述控温系统控制所 述电阻丝的温度。

其中，水冷机构包括水槽和传送带，其所述传送带设置于所述水槽内且 为环形传送带，所述传动带的下部位于所述落料通道的下方，其上部露出于 所述水槽内的水面以上。

本发明创造还提供一种使用上述钛合金固溶热处理炉的固溶方法：挡板 挡在上罐体和下罐体之间，且在下罐体的下进气口中持续充入惰性气体，将 待固溶产品通过送料机构提升至进料机构的进料口，并将待固溶产品投放至 上罐体中，合上进料口盖，然后通过抽真空口将上罐体抽真空，关闭抽真空 口，通过上进气口充入惰性气体至上罐体与下罐体实现气压平衡，此时，打 开挡板，使得待固溶产品下落至炉体内的传送板上，传送板带动待固溶产品 在炉体内前移至落料通道处，产品在炉体内加热和保温后经过落料通道下落 至水冷机构中完成快速水冷固溶。

进一步，上述固溶方法中，上进气口和下进气口内充入的惰性气体为氩 气。

本发明创造具有的优点和积极效果是：进料机构、炉体和水冷机构形成 的固溶腔有效地保证了待固溶产品在加热和保温过程中与空气的隔绝，炉体 内的传送板则可通过调整传动频率控制产品在炉体内的加热保温时间，保温 结束后将产品传送至落料通道上方并投放入水槽中，产品在落料水槽中的运 动时间即为固溶转移时间，固溶转移时间可控制在2S内，与传统设备相比， 固溶转移时间大大缩短。通过本发明创造提供的钛合金固溶热处理炉及固溶 方法可保证产品在水冷固溶过程中不易氧化，固溶转移时间短，保证了固溶 后产品的力学性能，使用方便，产品合格率高。

附图说明

图1是本发明创造的结构示意图

图2是本发明创造中送料机构的结构示意图

图3是本发明创造中进料机构的结构示意图

图中：1-送料机构，11-电子称，12-送料车，13-环形传送链，14-送料轨 道，15-齿轮，16-电动马达，2-进料机构，21-进料口盖，22-上罐体，23-下 罐体，24-挡板，25-抽真空口，26-上进气口，27-下进气口，3-炉体，31-传 送板，32-液压气缸，4-水冷机构，41-水槽，42-传送带，5-落料通道，6-固 溶腔

具体实施方式

下面结合附图对本发明创造的具体实施例做详细说明。

如图1所示，本钛合金固溶热处理炉，包括送料机构1、进料机构2、 炉体3和水冷机构4：

所述送料机构1设置有出料口，所述进料机构2设置有与其配合的进料 口，所述进料口处设置有可开合的进料口盖21，所述进料机构2连通所述炉 体3，所述炉体3的底部开设有向下的落料通道5，所述落料通道5的下端 口插设于所述水冷机构4的水面以下，关闭进料口盖21的进料机构2、炉体 3和水冷机构4组合形成隔离空气的固溶腔6；

所述进料机构2还包括与所述进料口盖21相连的进料罐体，所述进料 罐体分为上罐体22和下罐体23，所述下罐体23位于所述上罐体22正下方 且与所述炉体3连通，所述上罐体22和下罐体23之间设置有可开合的挡板 24，所述上罐体22的罐壁上连通有抽真空口25和上进气口26，所述下罐体 23的罐壁上连通有下进气口27；

所述炉体3内部还设置有运送待固溶产品的传送板31。

送料机构1将待固溶产品运送至进料机构2的进料口处并投放入上罐体 22中，盖上进料口盖21后形成封闭的固溶腔6，而此时上罐体22中依然存 在空气，如果直接将产品投放到下罐体23中，由于与下罐体23连通的炉体 3的体腔处于持续高温的状态，势必会造成产品的氧化，影响产品性能，因 此，需通过上罐体22的抽真空口25将其抽真空，然后通过上进气口26通 入惰性气体，以实现上罐体22与下罐体23的气压平衡，从而可以控制挡板 24打开，产品得以下落至炉体3内，此过程中，下进气口27持续通入惰性 气体，使得炉体3内的气压略大于一个大气压。

所述送料机构1有多种实施方式，本发明创造提供了如图2所示的送料 机构：包括电子称11、送料车12、环形传送链13和送料轨道14，所述电子 称11设置于所述送料轨道14的下方且与所述送料车12相配合，所述送料 车12前端部的底面设置有轮子，所述轮子可滑动的连接倾斜的且向上的送 料轨道14，所述送料轨道14的下端部为平面，其上端部弯曲至所述进料口 的正上方，所述送料车12的尾部铰接所述环形传送链13，所述环形传送链 13的内侧设置有两个齿轮15，两个齿轮15所在的直线与所述送料轨道14 的下端部平行，两个齿轮15连接有电动马达16，所述电动马达16驱动所述 齿轮15带动所述环形传送链13转动。

所述送料机构1完成了产品定时定量的传送，电子称11由PLC控制实 现定时定量地将待固溶产品投放入送料车12中，电动马达16驱动两个齿轮 15以带动环形传送链13传动，送料车12在环形传送链13的带动下沿所述 送料轨道14向上运动，当到达送料轨道14的上端部时，送料车12的前端 沿送料轨道14的上端部运动至进料口的正上方，而送料车12的尾部则继续 随着环形传送链13向上运动，最终导致送料车12的尾部高于其前端，从而 送料车12内的待固溶产品滑落到进料口中，送料结束后，电动马达反转， 送料车12可随环形传送链13返回电子称11处，如此往复，实现送料机构1 的持续送料。送料车的12轮子与送料轨道14的可滑动配合可以是通过在送 料轨道14内设置卡槽并在轮子的中心处设置向外的卡台，从而将轮子限制 在只能沿送料轨道滑动，或者可以将轮子嵌套至送料轨道14内，即在送料 轨道14上沿设置限位板，轮子设置于限位板下方，从而防止轮子从送料轨 道14中脱出。

所述炉体3内设置有电阻丝和控温系统，所述控温系统可调节所述电阻 丝的温度，从而提供不同合金的固溶点温度。

所述炉体3内的传送板31有多种实施方式，只要能将下落的待固溶产 品运送至落料通道口5处并落料即可，本发明创造提供了一种实施方式：所 述传送板31的侧面连接有水平伸缩的液压气缸32，所述液压气缸32带动所 述传送板31在进料口的正下方和炉体3内落料通道5的正上方之间运动。

通过控制液压气缸32的伸缩来实现待固溶产品在炉体3内的传送，产 品下落时，传动板31处于进料口的正下方并接住产品，而后带动产品在炉,3 内运动，液压气缸32的伸缩速度可控，当运动到落料通道5的正上方时， 控制液压气缸32快速反向缩回，产品在惯性的作用下在落料通道5位置脱 离传送板，从而下落至落料通道5中，产品经落料通道5进入水冷机构4的 时间即为固溶转移时间，这个时间≤2S，与传统设备相比大大地缩短了固溶 转移时间。

如图1所示，水冷机构4包括水槽41和传送带42，其所述传送带42 设置于所述水槽41内且为环形传送带，所述传动带42的下部位于所述落料 通道5的下方，其上部露出于所述水槽41内的水面以上。

固溶后的产品通过落料通道5下落至传动带42的表面，通过传送带42 传送至水面以上，完成快速水冷。

本发明创造还提供一种使用上述钛合金固溶热处理炉的固溶方法：挡板 24挡在上罐体22和下罐体23之间，且在下罐体23的下进气口27中持续充 入惰性气体，将待固溶产品通过送料机构1提升至进料机构2的进料口，并 将待固溶产品投放至上罐体22中，合上进料口盖21，然后通过抽真空口25 将上罐体22抽真空，关闭抽真空口25，通过上进气口26充入惰性气体至上 罐体22与下罐体23实现气压平衡，此时，打开挡板24，使得待固溶产品下 落至炉体3内的传送板31上，传送板31带动待固溶产品在炉体3内前移至 落料通道5处，产品在炉体3内加热和保温后经过落料通道5下落至水冷机 构4中完成快速水冷固溶。

上述固溶方法中，上进气口26和下进气口27内充入的惰性气体优选为 氩气。

以上对本发明创造的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发 明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本 发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明创造的专 利涵盖范围之内。