铝合金的强化离不开 “固溶 - 时效” 工艺:
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固溶处理:将铝合金加热到特定温度(通常 500-550℃,因合金成分而异),保温足够时间,使合金中的可溶性元素(如铜、镁、锌等)充分溶解到铝基体中,形成均匀的过饱和固溶体;
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时效处理:固溶后的铝合金快速冷却(如水冷)后,在室温或中温(通常 120-200℃)下保温,使过饱和固溶体中的元素以细小弥散的化合物形式析出,从而强化铝基体(即 “沉淀强化”)。
连续式设备的结构需匹配 “连续输送” 和 “分段控温” 需求,通常包括以下关键部分:
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作用:将待处理的铝合金工件(如板材、型材、锻件)连续送入炉内,保证工件在各工序间有序移动。
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常见形式:辊道输送(适合板材、型材)、链条输送(适合小型工件或批量件),输送速度可根据工艺要求调节(通常 0.5-5m/min),确保工件在各温区的保温时间精 准。
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特点:输送部件需耐高温(固溶段温度高)、耐磨,且与工件接触部分避免划伤(如采用陶瓷辊、耐高温合金链条)。
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作用:实现铝合金的加热和固溶保温,是核心温区。
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结构细节:
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加热方式:多采用电加热(电阻丝、硅碳棒、红外加热管),部分大型设备可用燃气加热(需控制气氛,避免氧化);
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控温精度:要求极高(±1-3℃),否则会导致固溶不均匀(影响后续时效效果),通常配备多点热电偶 + PID 温控系统,实时监测炉内各区域温度;
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炉体保温:采用轻质耐高温保温材料(如陶瓷纤维、莫来石砖),减少热量损失,炉壳外表面温度≤60℃(节能且安全);
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气氛控制:部分高精度需求场景(如高纯度铝合金)会通入惰性气体(如氮气)保护,防止工件表面氧化(普通铝合金可在空气氛围中固溶,但需控制炉内空气流动,避免局部温差)。
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作用:固溶保温后,需将工件快速冷却(“淬火”),阻止溶质元素在冷却过程中提前析出,保证固溶体的过饱和状态(否则时效强化效果会大幅下降)。
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常见形式:
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水冷系统:最常用,通过喷淋(对板材)、浸浴(对小件)或高压水雾冷却,冷却速度需达到 “临界冷却速度”(如 6 系铝合金需≥150℃/s);
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风 - 水组合冷却:先通过强风预冷(避免工件骤冷变形),再喷水冷却,适合易变形的薄壁件或大型工件;
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冷却后控温:冷却后工件温度需降至 50-80℃(避免余热影响时效初始状态),部分设备会增加风冷段调节最终温度。
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作用:对固溶冷却后的工件进行时效保温,促进强化相析出。
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结构细节:
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温度范围:中温区(120-200℃),控温精度要求更高(±1℃),因时效温度偏差会直接影响析出相的形态(如温度过高可能导致析出相粗大,强度下降);
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保温时间:根据合金类型调整(如 6061 铝合金时效约 12-16 小时,2024 铝合金约 8-12 小时),通过输送速度与炉体长度匹配(如炉长 30m,输送速度 0.5m/min,则保温时间 60min);
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加热与控温:多采用电加热(加热均匀性好),炉内配备循环风机(强制热风循环),确保各区域温度均匀(温差≤±2℃)。