熱處理設備之立式爐適用于小批量、多品種的鋁型材加工板材、型材、鑄件的生產。一般采用高架式爐型,移動式淬火槽車,爐門采用兩半對開式結構,工件在爐內采用懸掛式加熱,倍行程滑輪組或卷揚機能使工件快速下降,確保所需的淬火轉移時間。爐子的循環加熱系統和溫控系統確保淬火加熱時溫度均勻。
該爐子和時效爐配在一起可形成淬火時效生產線(強化熱處理),也可多爐組排列,共用一臺淬火槽車。該爐型由于技術先進、操作靈活,目前應用比較廣泛,但在設計中應特別注意以下方面:
①爐內溫度均勻性
固溶熱處理的特點決定了必須重視爐內溫度的均勻性。選擇固溶熱處理溫度必須考慮防止出現過燒、晶粒粗化、包鋁層污染等弊病,盡可能采用較高的加熱溫度以使強化相充分固溶,但固溶熱處理溫度有一個高限和一個低限,如果溫度過高,合金中的低熔點組成物(一般是指共晶體),在加熱過程中發生了重熔(過燒);如果溫度過低,強化相不能完全固溶,而影響合金的強度。因此在熱處理規范上規定了固溶熱處理溫度的均勻性,要求在±3℃內。
固溶熱處理的傳熱主要是依靠對流,因此爐內氣氛的強制循環對同一批爐料實現迅速而均勻的加熱,以達到要求的溫度均勻性是首要條件。其它影響爐溫均勻性的因素還包括循環風量的大小,循環次數的多少,以及循環氣流如何均勻地流過工件,導流系統的良好設計,保溫材料的選擇等。

圖為:鋁型材熱處理設備之立式爐安裝后的效果圖
②保溫時間
固溶熱處理加熱時間首先與合金性質、原始狀態有關。因各種鋁型材加工的成分相似,所以對此不需特殊考慮,那么重點考慮的就是原始組織狀態。當強化相比較細小時,因固溶較快,加熱時間可縮短。例如冷軋狀態的板材所需加熱時間較熱軋狀態的短,重復淬火則更短,而一般退火狀態因強化相較粗,保溫時間應較長。另外,加熱時間和加熱介質、零件尺寸、批量等因素也有直接關系。
③淬火轉移時間
工件從出爐到進入淬火槽的間隔稱轉移時間,在轉移過程中,工作溫度下降可導致固溶體發生部分分解,從而降低時效強化效果,特別是增加合金的晶間腐蝕傾向。工件出爐后的溫度降低5℃,可導致強度下降20%,為此,在生產中應盡可能縮短轉移時間,尤其對熱容量低的薄板來說,更為重要。一般淬火轉移時間為7~25s,視工件大小薄厚而定。
④淬火冷卻速度
由于鋁型材加工中合金成分的溶解度隨著溫度的降低而急劇下降,所以鋁型材加工固溶體在淬火狀態下處于過飽和狀態,這樣便可以實現時效硬化。根據鋁型材加工的等溫分解曲線,為了避免過量固溶體產生任何沉淀,在淬火過程中,鋁型材加工件從固溶加熱溫度應快速降到300℃左右,為達到理想的效果,應保證足夠的冷卻速度。淬火介質通常采用水或者聚二醇。為減少變形和內應力,水溫一般為20~50℃。
該爐子和時效爐配在一起可形成淬火時效生產線(強化熱處理),也可多爐組排列,共用一臺淬火槽車。該爐型由于技術先進、操作靈活,目前應用比較廣泛,但在設計中應特別注意以下方面:
①爐內溫度均勻性
固溶熱處理的特點決定了必須重視爐內溫度的均勻性。選擇固溶熱處理溫度必須考慮防止出現過燒、晶粒粗化、包鋁層污染等弊病,盡可能采用較高的加熱溫度以使強化相充分固溶,但固溶熱處理溫度有一個高限和一個低限,如果溫度過高,合金中的低熔點組成物(一般是指共晶體),在加熱過程中發生了重熔(過燒);如果溫度過低,強化相不能完全固溶,而影響合金的強度。因此在熱處理規范上規定了固溶熱處理溫度的均勻性,要求在±3℃內。
固溶熱處理的傳熱主要是依靠對流,因此爐內氣氛的強制循環對同一批爐料實現迅速而均勻的加熱,以達到要求的溫度均勻性是首要條件。其它影響爐溫均勻性的因素還包括循環風量的大小,循環次數的多少,以及循環氣流如何均勻地流過工件,導流系統的良好設計,保溫材料的選擇等。

圖為:鋁型材熱處理設備之立式爐安裝后的效果圖
②保溫時間
固溶熱處理加熱時間首先與合金性質、原始狀態有關。因各種鋁型材加工的成分相似,所以對此不需特殊考慮,那么重點考慮的就是原始組織狀態。當強化相比較細小時,因固溶較快,加熱時間可縮短。例如冷軋狀態的板材所需加熱時間較熱軋狀態的短,重復淬火則更短,而一般退火狀態因強化相較粗,保溫時間應較長。另外,加熱時間和加熱介質、零件尺寸、批量等因素也有直接關系。
③淬火轉移時間
工件從出爐到進入淬火槽的間隔稱轉移時間,在轉移過程中,工作溫度下降可導致固溶體發生部分分解,從而降低時效強化效果,特別是增加合金的晶間腐蝕傾向。工件出爐后的溫度降低5℃,可導致強度下降20%,為此,在生產中應盡可能縮短轉移時間,尤其對熱容量低的薄板來說,更為重要。一般淬火轉移時間為7~25s,視工件大小薄厚而定。
④淬火冷卻速度
由于鋁型材加工中合金成分的溶解度隨著溫度的降低而急劇下降,所以鋁型材加工固溶體在淬火狀態下處于過飽和狀態,這樣便可以實現時效硬化。根據鋁型材加工的等溫分解曲線,為了避免過量固溶體產生任何沉淀,在淬火過程中,鋁型材加工件從固溶加熱溫度應快速降到300℃左右,為達到理想的效果,應保證足夠的冷卻速度。淬火介質通常采用水或者聚二醇。為減少變形和內應力,水溫一般為20~50℃。