專利名稱：雙層熱處理爐、熱處理裝置及熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬熱處理用的熱處理爐、熱處理裝置及熱處理方法。詳細地說，是涉及由金屬產(chǎn)品，例如由鋁合金制成的汽車用車輪部分的部件的、為了提高機械強度而進行的熱處理用的，由流化層和氣氛層兩層構(gòu)成的熱處理爐、和組合有該熱處理爐的熱處理裝置以及使用該熱處理裝置的熱處理方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，金屬中即使是同樣的固體，但由于溫度不同也會引起性能改變的變化(廣義上)，人們早就在通過將加熱和冷卻結(jié)合起來的處理工藝，來進行提高材料的強度等性能的熱處理。尤其是在由多種金屬形成的合金的場合，因溫度不同溶解度也不同，故通過熱處理使溶解到一種金屬中的另一種金屬的量不同，這樣可大大改變金屬的性能。
例如，輕合金中的不用花費很大成本便容易利用的鋁合金(以下稱Al合金)，廣泛用于飛機和汽車等的輕量化用途，該鋁合金通過加熱、冷卻可改變抗拉強度、延伸率等機械性能。這可通過下述方法實現(xiàn)，即鋁合金是在鋁中添加了銅、鎂、硅、鋅等的合金，經(jīng)過熱處理，使這些元素固溶于基體中，水冷后使其時效硬化。
舉更具體的例子，例如在鑄造材或變形材用的鋁合金之一中有含銅的、強度更高的Al-Cu系合金，多用作車輛用車輪部分的部件，改變該Al-Cu系合金中的銅的固溶率，便可使合金的機械性能不同。
大家知道，Al-Cu系合金，在常溫下銅的固溶度降低，在高溫下變成α相區(qū)域。因此，加熱至高溫時，形成銅固溶于鋁中的α相。然后，實施水淬火而進行急冷時和緩慢冷卻時所賦予的性能差別很大。這是由于析出決定硬度的鋁和銅之化合物的θ相的顯露方式產(chǎn)生差異的緣故。急冷時不析出θ相，在固溶了和高溫時相同量的銅的狀態(tài)下成為過飽和固溶體，這種處理是固溶處理。
過飽和固溶體不穩(wěn)定，當溫度上升或在常溫下長時間放置時，容易出現(xiàn)θ相而成為穩(wěn)定狀態(tài)。這被稱為時效硬化，引起時效硬化的處理就是時效處理。通常，升溫進行引起時效硬化的人工時效處理(以下簡稱時效處理)。進行人工時效處理，是為了縮短處理時間，而且，一般在特定高溫下進行時效處理，其抗拉強度等比在常溫下長時間放置的自然時效處理的更高。
這種固溶-時效處理，是提高金屬產(chǎn)品的機械強度的有效熱處理方法。
但是，往往因金屬產(chǎn)品的部位不同所要求的機械性能也不同，往往必須只對金屬的一部分進一步進行硬化、或使其具有更好的延伸性，但要適應這種要求，就會使熱處理工藝變得更復雜，使制造成本增加，故通常是在不產(chǎn)生降低該金屬產(chǎn)品所要求的機械性能的部分的范圍內(nèi)，設(shè)定熱處理溫度。
例如，圖2所示的鋁輪20，外輪緣21和輪輻22要求具有更高的強度，而內(nèi)輪緣23則同時要求強度和延伸性。這時，使用現(xiàn)有的氣氛爐的熱處理，難以局部地改變熱處理條件，故一般是將提高強度作為主要目的，且在將延伸性保持在一定值以上的條件下，對整個鋁輪20進行熱處理，這種情況是比較多的。
因此，人們要求這樣的處理裝置和熱處理方法，這種裝置和方法可按金屬產(chǎn)品的部位來改變熱處理條件，這樣，便可賦予金屬產(chǎn)品各部分不同的機械性能。
本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的課題而開發(fā)的，其目的在于提供一種對現(xiàn)有方式的熱處理裝置進行了改進，在不提高設(shè)備費用的情況下，能賦予金屬產(chǎn)品的各部分不同的要求的、理想的機械性能的熱處理爐、和包括該熱處理爐的熱處理裝置、以及使用該熱處理裝置的熱處理方法。具有更希望的機械性能的金屬產(chǎn)品，可以實現(xiàn)薄壁、降低制造成本。尤其是使用以輕量化為目的而采用得較多的鋁合金產(chǎn)品，因薄壁可進一步輕量化，故在引導需求量的增大方面也可作貢獻。

發(fā)明內(nèi)容
本申請人，為了解決上述課題，對金屬的熱處理方法和熱處理裝置反復進行研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)將構(gòu)成熱處理裝置的熱處理爐設(shè)成雙層結(jié)構(gòu)，將一層設(shè)為由粒狀體構(gòu)成、且熱效率和熱分布的均勻性良好的流化層，在流化層上部的自由空間部分，將由氣體構(gòu)成的氣氛層作為另外的層形成，將各層的溫度設(shè)成不同的溫度，根據(jù)所要求的機械性能，將熱處理體即工件的一部分浸漬在規(guī)定溫度的流化層內(nèi)、將另一部分露出在規(guī)定溫度的氣氛層中進行熱處理，這樣，便可達到上述目的。
即，本發(fā)明提供一種雙層熱處理爐，該熱處理爐是為改善由金屬制成的工件的性能的熱處理用的熱處理爐，其特征在于，它具有流化層和氣氛層，其中流化層是將粒狀物填充到容器內(nèi)，通過吹入容器內(nèi)的熱風使該粒狀物流化而形成的，氣氛層設(shè)在流化層的上部，將空氣作為熱介質(zhì)，將工件的一部分浸漬在流化層內(nèi)，其他部分露出在氣氛層中進行熱處理。
上述雙層熱處理爐，具有可使工件在雙層熱處理爐內(nèi)移動地進行熱處理的移動機構(gòu)，最好使浸漬在流化層內(nèi)的工件的一部分與露出在氣氛層中的工件的另一部分的比例在0∶100％-100∶0％之間可變動地進行熱處理。另外，還可用1座雙層熱處理爐同時對多個工件進行熱處理。
本發(fā)明的雙層熱處理爐，吹入熱風用的熱風管由集管和分散管構(gòu)成，至少分散管最好要配設(shè)在上述流化層內(nèi)。另外，最好還具有降低氣氛層溫度的機構(gòu)。又，最好還具有流化層界面自動調(diào)節(jié)機構(gòu)、或溫度自動調(diào)節(jié)機構(gòu)。
本發(fā)明的雙層熱處理爐，可較理想地對鋁合金制的車輛車輪部分的部件進行熱處理。
本發(fā)明提供一種熱處理裝置，該熱處理裝置是將上述雙層熱處理爐作為時效處理爐用的熱處理裝置，其特征在于，除了固溶處理爐和時效處理爐外，它還具有耐熱集塵器和熱交換器，從固溶處理爐排出的廢氣經(jīng)上述耐熱集塵器除塵之后，通過上述熱交換器回收廢氣所帶的余熱，并作為上述時效處理爐的熱源再利用。
本發(fā)明提供一種熱處理方法，是對金屬制成的工件進行固溶處理，然后進行時效處理，以改善工件的性能的熱處理方法，其特征在于，該方法使用具有流化層和氣氛層的雙層熱處理爐，其中流化層是將粒狀物填充在容器內(nèi)，利用吹入容器內(nèi)的熱風使該粒狀物流化而形成的，氣氛層設(shè)在上述流化層的上部，以空氣作為熱介質(zhì)，將工件的一部分浸漬在流化層內(nèi)，將另一部分露出在氣氛中進行熱處理，工件的上述部分和另外的部分便獲得不同的熱處理效果。至少將該熱處理方法用于時效處理，可根據(jù)工件的部位調(diào)節(jié)時效硬化。
采用上述熱處理方法的時效處理，最好將流化層的溫度調(diào)節(jié)為時效溫度。又，最好這樣控制流化層的溫度，即，使氣氛層的溫度達到目標時效溫度。若工件的材料為鋁合金，則該時效溫度最好約為150-210℃。
附圖簡單說明

圖1是表示本發(fā)明的雙層熱處理爐的一實施例的截面圖；圖2是作為熱處理物體即工件的一例的鋁輪的截面圖；圖3是表示本發(fā)明的用雙層熱處理爐的熱處理裝置的一實施例的說明圖；圖4是表示本發(fā)明的用雙層熱處理爐的熱處理裝置的另一實施例的說明圖；圖5是表示熱處理程序的曲線圖；圖6是表示比較例的拉伸試驗結(jié)果的圖解；圖7是表示實施例的拉伸試驗結(jié)果的圖解；圖8是表示比較例的沖擊及硬度試驗結(jié)果的圖解；圖9是表示實施例的沖擊及硬度試驗結(jié)果的圖解。
實施發(fā)明的最佳形式以下，對本發(fā)明的實施形式作詳細說明。但是，本發(fā)明當然不局限于以下實施形式。
本發(fā)明的雙層熱處理爐，是用于改善由金屬構(gòu)成的工件的性能的熱處理爐。例如，為了將鋁合金的機械性能改善得更好而實施的固溶處理及時效處理，一般多采用以空氣為熱介質(zhì)的燧道爐等氣氛爐，但，升溫速度慢，而且溫度波動大，約為±5℃，故存在著不能在更高溫度下進行固溶處理的問題，又因現(xiàn)有的燧道爐等氣氛爐處理裝置大、裝置的初期費用高，故最近的鋁合金的固溶處理和時效處理，開始采用具有流化層的熱處理爐。
本發(fā)明是涉及具有流化層和在該流化層上部形成有氣氛層的雙層的熱處理爐，而且，是涉及將該雙層熱處理爐作為時效處理爐用的熱處理裝置、和使用該熱處理裝置的熱處理方法的發(fā)明。
本發(fā)明的特征在于，是由流化層和氣氛層構(gòu)成的雙層熱處理爐，其中流化層是將粒狀物填充在容器內(nèi)，通過吹入容器內(nèi)的熱風使該粒狀物流化而形成的，氣氛層形成于流化層上部，以氣體作為熱介質(zhì)，熱處理的工件的一部分浸漬在流化層內(nèi)，另一部分露出在氣氛層中進行熱處理。流化層由硅的氧化物等粒狀物構(gòu)成，氣氛層由以空氣為代表的氣體構(gòu)成，因此，在采用僅加熱流化層的方法的場合，在熱處理爐的流化層和氣氛層之間，可能因氣體的導熱系數(shù)不同而產(chǎn)生溫度差。這時，若改變工件的各個部分所接觸的層進行熱處理，則通過改變熱處理溫度，就可以賦予工件各個部分不同的機械性能。
以下，參照附圖對本發(fā)明的雙層熱處理爐作更詳細的說明。
圖1是表示本發(fā)明雙層熱處理爐的一實施例的截面圖。
在本發(fā)明的雙層熱處理爐1上，最好采用通過由集管5和分散管4構(gòu)成的熱風管，將熱風直接吹入流化層2內(nèi)的形式的加熱方法。用該加熱方法的流化層2，是通過吹入容器內(nèi)的熱風加熱填充在容器內(nèi)的粉粒體等粒狀物，而且，通過流動，均勻混合而形成，流化層2內(nèi)部的溫度基本均勻，而且導熱效率高。這時，包圍流化層2的容器，為了防止浪費性的散熱，最好使用絕熱性良好的材料。
流化層2的加熱這樣進行，例如，用通過燃燒器等對鼓風機所送的空氣進行加熱的熱風發(fā)生裝置(未圖示)加熱到700℃-800℃等規(guī)定溫度之后，該熱風經(jīng)集管5，從分散管4吹入內(nèi)部填充、收裝有粒狀物的流化層2內(nèi)。流化層2內(nèi)配設(shè)有熱風管。這里，熱風管由壓力調(diào)節(jié)用集管5、和從壓力調(diào)節(jié)用集管5分支的多個分散管4構(gòu)成。又，分散管4上形成有多個吹出口，這些吹出口例如各自向下開口。熱風吹入流化層2內(nèi)部，使粒狀物流化的同時對粒狀物進行加熱。這樣，例如在鋁合金的固溶處理的場合，流化層2內(nèi)便被加熱到540℃-550℃，工件被迅速加熱。
本發(fā)明，將形成于該流化層2上部的氣體層作為氣氛層3使用。雖然也可直接將熱風吹入氣氛層3內(nèi)，與流化層2分開進行加熱，但是，如上所述，由于流化層2是用絕熱性非常好的容器構(gòu)成的，而且氣氛層3一側(cè)敞開，或者是用絕熱性較低的材料制作的壁構(gòu)成，故流化層2的熱量容易流到氣氛層3一側(cè)，必然會加熱氣氛層3而升溫。從熱源使用效率的觀點來看，氣氛層3的升溫，通過從該流化層2傳送熱量而進行加熱的間接加熱方法來實施是比較理想的。
用間接加熱方法使氣氛層3升溫時，在具有將氣氛層3的上部的一部分向大氣敞開的上壁的雙層熱處理爐1上，氣氛層3和用熱風直接加熱的流化層2形成有一定溫差，該溫差大小取決于構(gòu)成氣氛層3的氣體種類。例如，若用空氣構(gòu)成該雙層熱處理爐1的氣氛層3，設(shè)流動層2的時效溫度為190℃時，氣氛導3的溫度約為130℃左右，在約60℃的低溫下穩(wěn)定。以60℃左右的溫差，可充分地改變熱處理的效果，故構(gòu)成氣氛層3的氣體最好用最便宜的空氣。
根據(jù)需要，也可將雙層熱處理爐1封閉起來，改變氣體的種類，從而改變溫度差。另外，最好還配備降低氣氛層溫度的機構(gòu)。所謂降低氣氛層溫度的機構(gòu)，就是例如吹入冷風，或僅在規(guī)定時間或僅按規(guī)定面積，敞開或封閉雙層熱處理爐1的上面等的機構(gòu)。若與變更構(gòu)成氣氛層3的氣體種類組合起來，可對流化層2與氣氛層3的溫度差以附加上述根據(jù)氣體種類決定的溫度差的方式，進行各種變更。
在由具有上述的溫度差的流化層2和氣氛層3構(gòu)成的雙層熱處理爐1上，將作為熱處理體的工件的一部分浸漬在流化層2內(nèi)，將另一部分露出在氣氛層3中，進行熱處理。例如，進行時效處理，則可將工件的各個部分在不同的溫度條件下進行處理，可賦予工件各個部分所需要的、不同的機械性能。在流化層內(nèi)處理的部分，升溫快，而且溫度也高，故即使用同一加熱時間，時效硬化最快，抗拉強度也最大。在氣氛層中處理的部分，升溫慢，而且溫度也低，即使用同一加熱時間，也不進行時效硬化，成為亞時效狀態(tài)，故延伸率增大。
如上所述，圖2所示的鋁輪20，其外輪緣21和輪輻22要求更高的強度，但是，內(nèi)輪緣23在重視強度的同時還重視延伸性。因此，例如，如圖3所示，將外輪緣和輪輻浸漬在流化層2內(nèi)，將內(nèi)輪緣露出在氣氛層3中，或者如圖4所示，將內(nèi)輪緣浸漬在流化層2內(nèi)，將外輪緣和輪輻露出在氣氛層3中進行熱處理，便可賦予符合各自要求的機械性能。圖3所示的方法，若將流化層2的溫度和時間調(diào)整成最高時效，則內(nèi)輪緣便成為亞時效。在圖4所示的方法中，若將流化層2的溫度及時間調(diào)整為過時效，則內(nèi)輪緣也成為過時效，可望延伸性提高，氣氛層3中的外輪緣和輪輻達到接近最高時效的條件。
另外，若還具有可使工件在雙層熱處理爐1內(nèi)移動的移動機構(gòu)，則浸漬在流化層2內(nèi)的工件的一部分與露出在氣氛層3中的工件的另一部分的比例，可在0∶100％-100∶0％之間變動，可更細致地調(diào)節(jié)熱處理條件。例如，作為移動機構(gòu)，若具有載置工件進行上下移動的升降機，則工件的一部分可在較高溫度的流化層2內(nèi)僅進行規(guī)定時間的熱處理，而且，可在較低溫度的氣氛層3內(nèi)僅進行規(guī)定時間的熱處理，例如，可更細致地調(diào)節(jié)關(guān)系到抗拉強度和延伸率的時效硬化處理。
在使用本發(fā)明的雙層熱處理爐1的熱處理中，由于具有溫度不同的流化層2和氣氛層3，故可在1座熱處理爐內(nèi)同時對多個工件進行熱處理。例如，用調(diào)節(jié)到適合于各工件的溫度的流化層2和氣氛層3，將一部分工件浸漬在流化層2內(nèi)，將另外的工件露出在氣氛層3中，便可對具有不同的固溶處理溫度的數(shù)個工件進行固溶處理。通過這種同時熱處理，可提高生產(chǎn)率，可進一步降低金屬制品的制造成本。
本發(fā)明中，具有流化層界面自動調(diào)節(jié)機構(gòu)是比較理想的。所謂流化層界面自動調(diào)節(jié)機構(gòu)，系指根據(jù)需要、或在產(chǎn)生意義上相反的界面變動時，自動地將流化層2的界面調(diào)節(jié)為理想界面的機構(gòu)。流化層界面自動調(diào)節(jié)機構(gòu)，例如，雙層熱處理爐1的爐體為大致長方體、水平截面為大致四角形時，在四角形的任一個角設(shè)1臺流化層界面檢測器(未圖示)，最好以檢測界面為基準，配備通過設(shè)在爐體上部的粒狀物供給機(未圖示)補充粒狀物的機構(gòu)。更詳細地說，流化層界面檢測器，是例如通過透明的耐熱玻璃，用光電管檢測構(gòu)成流化層的粒狀體的界面的儀器。
若具有這種流化層界面自動調(diào)節(jié)機構(gòu)，在1座雙層熱處理爐1上，可根據(jù)需要任意變更流化層2和氣氛層3的容積，故容易適應各種尺寸的工件。又，可單獨、或與可使工件在上述雙層熱處理爐1內(nèi)移動的移動機構(gòu)組合，便可更容易地調(diào)節(jié)與工件的各部分相適應的熱處理條件。又，因可防止異常的界面變動，故在不進行所要求的熱處理的情況下，也不容易引起金屬產(chǎn)品的質(zhì)量下降、或合格率降低的問題。
本發(fā)明中，最好具有流化層溫度自動調(diào)節(jié)機構(gòu)。流化層溫度自動調(diào)節(jié)機構(gòu)，例如可使用這樣的機構(gòu)，即在雙層熱處理爐1的爐體大致為長方體，水平截面大致為四角形時，在四角形的四個角上設(shè)有溫度檢測器(未圖示)，根據(jù)檢測的溫度，通過設(shè)在與熱風管連接的配管上的氣體量調(diào)節(jié)閥等，控制吹入流化層2中的熱風溫度。若配備有這樣的流化層溫度自動調(diào)節(jié)機構(gòu)，則可節(jié)省人力，而且不易產(chǎn)生異常的溫度變化，可防止產(chǎn)生因熱處理而不能發(fā)揮預期效果的問題。
例如，在時效處理中，若使用該流化層溫度自動調(diào)節(jié)機構(gòu)，可更容易地進行將流化層2的設(shè)定溫度作為時效溫度的控制。在將流化層2的設(shè)定溫度作為170℃的時效溫度時，將空氣作為熱介質(zhì)用的氣氛層3，其溫度比流化層2的還低。
將空氣作為熱介質(zhì)用的氣氛層3的溫度，也可根據(jù)流化層2的設(shè)定溫度進行調(diào)節(jié)。該控制也可在考慮到預先知道的流化層2和氣氛層3的溫度差的基礎(chǔ)上，決定流化層2的設(shè)定溫度，但是，氣氛層3也設(shè)有溫度檢測器，根據(jù)其檢測的溫度，進行調(diào)節(jié)流化層2的設(shè)定溫度的級聯(lián)控制則更理想。
本發(fā)明熱處理裝置可對作為工件的鋁合金制車輛車輪部分的部件，例如對車輪進行合適的熱處理，工件的材料為鋁合金的場合，時效溫度大致為150℃-210℃。
下面，對使用上述雙層熱處理爐的熱處理裝置(未圖示)作說明。
本發(fā)明的熱處理裝置，是將雙層熱處理爐作為時效處理爐使用而構(gòu)筑的。該熱處理裝置的特征在于，可在下游側(cè)的時效處理爐上再利用在固溶處理爐使用的熱風的熱能，可有效地利用熱能。熱處理裝置，除了固溶處理爐、時效處理爐外，還設(shè)有熱風發(fā)生裝置，以及在將固溶處理爐和時效處理爐連接起來的配管管道內(nèi)配備有耐熱集塵器及耐熱性抽風·鼓風機。熱風發(fā)生裝置，本身具有鼓風機，鼓風機送的空氣和燃料在熱風爐內(nèi)進行混合燃燒，產(chǎn)生高溫熱風。熱風被導入固溶處理爐，固溶處理使用熱風，溫度稍許下降后從固溶處理爐排出，但是，在高溫狀態(tài)下通過耐熱集塵器進行除塵。除塵后的熱風(固溶處理爐的廢氣)，接著通過耐熱性抽風·鼓風機而被導入時效處理爐，作為時效處理爐的熱源再利用。然后，熱風(時效處理爐的廢氣)根據(jù)需要除塵之后，通過抽風機排放到大氣中。熱交換器設(shè)置在固溶處理爐和時效處理爐之間的耐熱集塵器的上游側(cè)，對固溶處理爐的廢氣進行熱交換，作為送入時效處理爐的熱風的熱源，這從溫度調(diào)節(jié)的容易性、集塵器的能力、長期運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性來考慮，是比較理想的。
以下，根據(jù)實施例對本發(fā)明作更具體的說明。
(實施例)用雙層熱處理爐，對鋁合金進行固溶處理之后，進行了時效處理。熱處理用的雙層熱處理爐，由一邊為1500mm×1500mm的方槽狀，直筒部高度為750mm，下部呈梯形的容器構(gòu)成。流化層的粒狀物，用平均粒徑為50-500μm的砂。
熱處理體即工件，用鑄造的鋁輪(車輛用，14kg)，試驗片的采取位置，定為外輪緣(凸緣)、內(nèi)輪緣(凸緣)及輪輻3處。上述鋁輪的成分為含有Si7.0質(zhì)量％、Mg0.34質(zhì)量％、其余為Al。
熱處理條件如下。熱處理程序示于圖5。固溶處理，將鋁輪全部浸漬在流化層內(nèi)，固溶處理溫度設(shè)為550℃，固溶處理時間51設(shè)為持續(xù)60分鐘。時效處理如圖3所示，將外輪緣和輪輻浸漬在流化層中，將內(nèi)輪緣露出在氣氛層中，像這樣對鋁輪進行處理，設(shè)時效處理溫度為190℃，設(shè)時效處理時間為持續(xù)60分鐘。
從經(jīng)過上述熱處理的鋁輪上采取試驗片(n＝4)，分別進行拉伸試驗(抗拉強度、0.2屈服強度、延伸率)、沖擊試驗(沖擊值)及硬度試驗(硬度)。得到的結(jié)果示于圖7、圖9。
沖擊試驗，用JIS標準中規(guī)定的擺錘式?jīng)_擊試驗法測定了沖擊值。硬度試驗，用JIS Z 2245標準中規(guī)定的試驗方法，測定了洛氏硬度?？估瓘姸?、0.2屈服強度及延伸率等機械性能，根據(jù)JIS Z 2201標準規(guī)定的試驗方法求出。
(比較例)時效處理，除了將鋁輪全部浸漬在流化層內(nèi)之外，均按和實施例1一樣的條件進行了熱處理。
從進行了上述熱處理的鋁輪上采取試驗片(n＝4)，分別進行拉伸試驗(抗拉強度、0.2屈服強度、延伸率)、沖擊試驗(沖擊值)及硬度試驗(硬度)。得到的結(jié)果示于圖6、圖8。
(分析研究)從實施例及比較例的拉伸試驗、沖擊試驗及硬度試驗的結(jié)果可以確認，由實施例得到的鋁輪與由比較例得到的鋁輪比較，內(nèi)輪緣的0.2屈服強度下降，伸延率大大提高。而且，沖擊值增大，硬度下降。內(nèi)輪緣及輪輻，所有的試驗項目均無大的變化。
從本試驗結(jié)果可知，若用分別具有不同溫度的流化層和氣氛層的雙層熱處理爐，即使是用一座熱處理爐的一次熱處理，也可給予同一工件的各個部位不同的、所要求的機械性能。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性如上所述，本發(fā)明可提供一種能給予金屬產(chǎn)品各部分理想的機械性能的熱處理爐、和包括該熱處理爐的熱處理裝置及采用該熱處理裝置的熱處理方法。而且，可生產(chǎn)薄壁的、進一步降低生產(chǎn)成本的金屬產(chǎn)品。尤其是使用輕量化材料即鋁合金的制品，不僅可抑制成本，而且因薄壁還可進一步減輕重量，故對引導擴大需求來說也作出貢獻。
權(quán)利要求
1.一種雙層熱處理爐，它是用于改善由金屬制成的工件的性能的熱處理的熱處理爐，其特征在于，它具有流化層和氣氛層，其中流化層是將粒狀物填充到容器內(nèi)，該粒狀物通過吹入容器內(nèi)的熱風而流化，從而形成流化層，氣氛層設(shè)在上述流化層的上部，以氣體作為熱介質(zhì)，上述工件的一部分浸漬在上述流化層內(nèi)、另一部分露出在上述氣氛層中進行熱處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層熱處理爐，其特征在于，其具有使上述工件在上述雙層熱處理爐內(nèi)移動地進行熱處理的移動機構(gòu)。浸漬在流化層內(nèi)的上述工件的一部分和露出在氣氛層中的上述工件的另一部分的比例在0∶100％-100∶0％之間可以變動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙層熱處理爐，其特征在于，多個工件可在1座熱處理爐內(nèi)同時進行熱處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的雙層熱處理爐，其特征在于，吹入上述熱風用的熱風管由集管和分散管構(gòu)成，至少上述分散管要配設(shè)在上述流化層內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的雙層熱處理爐，其特征在于，其具有降低氣氛層溫度的機構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的雙層熱處理爐，其特征在于，其具有自動調(diào)節(jié)流化層界面的機構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的雙層熱處理爐，其特征在于，其具有自動調(diào)節(jié)流化層溫度的機構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的雙層熱處理爐，其特征在于，上述工件是鋁合金制的車輛車輪部分的部件。
9.一種熱處理裝置，是將權(quán)利要求1-8任一項所述的雙層熱處理爐作為時效處理爐用的熱處理裝置。其特征在于，除了固溶處理爐和上述時效處理爐之外，還設(shè)有耐熱集塵器和熱交換器；從上述固溶處理爐排出的廢氣經(jīng)上述耐熱集塵器除塵之后，通過上述熱交換器回收上述廢氣所帶的余熱，并作為上述時效處理爐的熱源再利用。
10.一種熱處理方法，是對金屬制成的工件進行固溶處理，然后進行時效處理，以改善上述工件的性能的熱處理方法，其特征在于，至少將具有流化層和氣氛層的雙層熱處理爐用于上述時效處理，其中流化層是將粒狀物填充在容器內(nèi)，利用吹入容器內(nèi)的熱風使該粒狀物流化而形成的，氣氛層設(shè)在上述流化層的上部，以空氣作為熱介質(zhì)，將上述工件的一部分浸漬在流化層內(nèi)，將另一部分露出在上述氣氛層中進行熱處理，這樣，工件的上述一部分和另外的部分便獲得不同的熱處理效果。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的熱處理方法，其特征在于，將上述雙層熱處理爐用于時效處理，將上述流化層的溫度作為時效溫度。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的熱處理方法，其特征在于，將上述雙層熱處理爐用于時效處理，這樣對上述流化層的溫度進行控制，即，使上述氣氛層的溫度達到時效溫度。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的熱處理方法，其特征在于，工件的材料是鋁合金，上述時效溫度大致為150℃-210℃。
全文摘要
一種熱處理裝置，該熱處理裝置使用雙層熱處理爐(1)，一層是由粒狀體構(gòu)成、將其作為熱效率和熱分布均勻性良好的流化層(2)，流化層(2)上部的自由空間部分作為另外一層，形成由氣體構(gòu)成的氣氛層(3)，各自形成溫度不同的層，與理想的機械性能相對應，將作為熱處理體的工件的一部分浸漬在具有規(guī)定溫度的流化層(2)中，工件的另一部分露出在規(guī)定溫度的氣氛層(3)中進行熱處理。根據(jù)該熱處理裝置，對現(xiàn)有方式的熱處理裝置進行改進，可在不增加費用的情況下，給予金屬產(chǎn)品各部分不同的、所要求的理想的機械性能。
文檔編號F27D99/00GK1575344SQ0182289
公開日2005年2月2日 申請日期2001年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月27日
發(fā)明者酒井崇之 申請人:旭技術(shù)株式會社