CN112393522A - 一种大型镁合金成形构件的快速均匀冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大型镁合金成形构件的快速均匀冷却方法，首先，起吊大型镁合金成形构件，将大型镁合金成形构件放置在旋转工作台上；打开旋转工作台和液体冷却箱的开关，循环泵和风扇开启，使循环腔内的冷却液被循环泵从抽液口抽出，进液管和蓄液腔内充满了冷却液，打开喷液器的开关，蓄液腔上的喷液器对大型镁合金成形构件的外壁进行冷却，进液管上的喷液器对大型镁合金成形构件的内壁进行冷却，冷却液抽回循环腔内，观察温度监测器，控制各喷液器的流量，使镁合金成形构件外壁的上、中、下部的温度保持一致；当大型镁合金成形构件冷却至环境空气温度时，则关闭循环泵和喷液器。本案能够对成形构件的内外壁进行同步循环冷却，达到快速降温的效果。

Description

一种大型镁合金成形构件的快速均匀冷却方法

技术领域

本发明属于金属成形及加工技术领域，特别涉及一种大型镁合金成形构件的快速均匀冷却方法。

背景技术

镁合金具有比强度和比刚度高、导热导电性好、易于成形等特点，在汽车、电子通信等民用领域以及战略战术导弹、大潜深鱼雷、直升机等国防军事领域具有极其重要的应用价值和广泛的应用前景，镁合金成形构件相比于传统的钢铝结构挤压件，减重20％-35％，解决了装备超重的难题。

一般来说，大型镁合金成形构件在经过变形之后，可通过固溶、时效处理方式来增强其抗拉强度、屈服强度等，进而提升其整体性能。热处理前不同部位的均匀冷却是保证各部位性能均匀的关键。由于大型镁合金成形构件体积大，形状不均匀，成形之后冷却的过程中，各个部位厚度不一，冷却速度各异：比如锥筒件大端通风易于散热，而小端盲孔散热困难；大直径棒料边部冷却快，心部冷却慢，使得各个部位温度不均匀。而镁合金材料自身对于温度又特别敏感，因而环境温度导致冷却不均匀，对后续构件的整体性能影响较大，特别是对于大型镁合金构件批量生产时，受环境温度及构件形状特征影响，难以保证大构件各批次的组织和力学性能的一致性。目前尚未发现有关该问题的报道，没有可以针对大型镁合金成形构件的均匀冷却方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大型镁合金成形构件的快速均匀冷却方法,解决上述问题，达到大型镁合金成形构件不同部位快速冷却，且保证冷却效果一致性，适用于固溶冷却过程中。

为达成上述目的，本发明的解决方案为：一种大型镁合金成形构件的快速均匀冷却方法，包括以下步骤：

S1吊装放置：起吊大型镁合金成形构件，准备将大型镁合金成形构件置入到快速均匀冷却装置中，所述快速均匀冷却装置包括主箱体、盖板、旋转工作台、进液管、出液管、喷液器、温度监测器和液体冷却箱，所述主箱体内设放置腔，放置腔顶部为开口，开口由所述盖板盖合，放置腔底部安装所述旋转工作台，所述旋转工作台供镁合金成形构件从开口置入放置腔后安置在所述旋转工作台上，所述镁合金成形构件设有内腔，所述盖板开设两个圆孔，所述进液管和出液管分别通过两个圆孔伸入所述镁合金成形构件的内腔底部，所述进液管内流有冷却液；所述放置腔的内壁两侧对称设置蓄液腔，蓄液腔内装有冷却液，两侧的蓄液腔和进液管沿所述镁合金成形构件上部至下部均匀间隔设置若干个所述喷液器；所述镁合金成形构件外壁的上、中、下部分别固定所述温度监测器；所述液体冷却箱安装在所述主箱体上，所述液体冷却箱内设循环腔，所述循环腔开设排液口和抽液口，所述放置腔底部开设出液口，所述出液口和出液管均连接所述排液口，所述液体冷却箱上安装有循环泵和风扇，所述风扇的安装位置靠近所述排液口，两侧所述的蓄液腔分别开设进液口，所述进液口和进液管均连接所述抽液口，所述抽液口设置所述循环泵；

将大型镁合金成形构件放置在所述旋转工作台上，放置完毕后盖板盖合开口；

S2均匀散热：先打开旋转工作台的开关，使旋转工作台带动大型镁合金成形构件旋转，然后打开液体冷却箱的开关，循环泵和风扇开启，使循环腔内的冷却液被循环泵从抽液口抽出，并进入进液管和蓄液腔的进液口，从而进液管和蓄液腔内充满了冷却液，接着，打开喷液器的开关，蓄液腔上的喷液器对大型镁合金成形构件的外壁进行冷却，进液管上的喷液器对大型镁合金成形构件的内壁进行冷却，与此同时，循环泵持续地把进液管喷出的冷却液从出液管抽出，通过排液口抽回循环腔内，而流至放置腔底部的冷却液也通过循环泵从出液口抽回循环腔内，风扇使出液口流入的冷却液能够及时冷却，最后观察所述温度监测器，控制各喷液器的流量，使镁合金成形构件外壁的上、中、下部的温度保持一致；

S3关闭装置：当大型镁合金成形构件冷却至环境空气温度时，则先关闭循环泵和喷液器，等待冷却液从出液管和出液口全部流出时，最后关闭风扇。

采用上述方案后，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明既能够使得大型镁合金成形构件所处环境免受周围温度影响，提高冷却效果，又能在内部形成封闭且循环的工作环境，用户可在外部通过温度监控器来监测装置内部大型镁合金成形构件各部位的温度，从而可以利用蓄液腔上的喷液器对大型镁合金成形构件的外壁进行冷却，进液管上的喷液器对大型镁合金成形构件的内壁进行冷却，加上成形构件底部的工作台是可以旋转的，使得成形构件的冷却效果更均匀，此外，出液管的抽液保证了大型镁合金成形构件内部的液体不会发生积存，及时排除，进入的冷却液与排出的冷却液能够形成一个循环，最终实现冷却的循环，而且达到快速降温的效果。

附图说明

图1为本发明涉及的快速均匀冷却装置的整体结构示意图；

图2为本发明大型镁合金成形构件与温度监测器的结构示意图；

图3为本发明液体冷却箱的结构示意图；

图4为本发明隔板的结构示意图；

图5为本发明喷液器的结构示意图；

图6为本发明旋转工作台的结构示意图。

标号说明：

主箱体1、放置腔11、蓄液腔12、出液口13、进液口14、盖板2、旋转工作台3、工作盘31、旋转电机32、底盘33、凹槽34、进液管4、出液管5、喷液器6、喷嘴61、阀门62、温度监测器7、温度探头71、不锈钢传导线72、液晶数显屏73、液体冷却箱8、循环腔81、排液口82、抽液口83、循环泵84、风扇85、隔板86、通孔87、镁合金成形构件9、内腔91。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明做详细的说明。

本发明涉及一种大型镁合金成形构件的快速均匀冷却装置，请重点参阅图1，包括主箱体1、盖板2、旋转工作台3、进液管4、出液管5、喷液器6、温度监测器7和液体冷却箱8。

所述主箱体1由一块底板和四块侧板组成，所述主箱体1内设放置腔11，放置腔11顶部为开口，开口由所述盖板2盖合，放置腔11底部中心安装所述旋转工作台3，所述旋转工作台3供大型镁合金成形构件9从开口置入放置腔11后安置在所述旋转工作台3上，结合图6所示，所述旋转工作台3包括工作盘31、旋转电机32和底盘33，所述底盘33通过螺栓(图中未示出)固定在所述放置腔11的底部，所述底盘33上方安装所述旋转电机32，所述旋转电机32的电机轴通过螺栓固定连接所述工作盘31的中心，所述工作盘31的上表面形成凹槽34，所述凹槽34形状与所述镁合金成形构件9的底端形状相适配，换句话说，所述凹槽34预留的体积与大型镁合金成形构件9的底端体积一致，使得所述镁合金成形构件9的底端嵌入凹槽34中。

所述大型镁合金成形构件9顶部设有内腔91，底部开设盲孔，所述盖板2开设两个圆孔，所述进液管4和出液管5分别通过两个圆孔伸入所述大型镁合金成形构件9的内腔91底部，所述进液管4内流有冷却液；

所述放置腔11的内壁两侧对称设置蓄液腔12，蓄液腔12对称分居于所述旋转工作台3的两边，蓄液腔12内装有冷却液，两侧的蓄液腔12和进液管4沿所述大型镁合金成形构件9上部至下部均匀间隔设置若干个所述喷液器6，蓄液腔12上的喷液器6对大型镁合金成形构件9的外壁进行冷却，进液管4上的喷液器6对大型镁合金成形构件9的内壁进行冷却；进一步优化本方案，所述喷液器6上设有喷嘴61和阀门62，如图5所示，所述喷液器6通过阀门62控制所述喷嘴61的开关，所述喷嘴61即可以喷冷却液，也可以将所述喷嘴61替换为雾化喷嘴以喷出冷却气体，因此可以适用于不同的冷却介质，所述阀门62可以调节流量大小。

结合图1和图2，所述大型镁合金成形构件9外壁的上、中、下部分别固定所述温度监测器7；所述温度监测器7包括温度探头71、不锈钢传导线72和液晶数显屏73,所述温度探头71分别固定在大型镁合金成形构件9外壁的上、中、下部，具体可以采用铁丝绑扎的方式，所述温度探头71通过不锈钢传导线72与所述主箱体1外部的液晶数显屏73连接。

结合图1和图3，所述液体冷却箱8安装在所述主箱体1上，所述液体冷却箱8具体内置在所述主箱体1的底板内部，所述液体冷却箱8内设循环腔81，用于冷却液循环流动，所述循环腔81的左右两端分别开设排液口82和抽液口83，所述放置腔11底部开设出液口13，所述出液口13和出液管5均通过导管(图中未示出)连接所述排液口82，所述液体冷却箱8上安装有循环泵84、风扇85和隔板86，所述循环泵84和风扇85分别通过螺栓固定在液体冷却箱8上，所述风扇85的安装位置靠近所述排液口82，两侧所述的蓄液腔12分别开设进液口14，所述进液口14和进液管4均通过导管连接所述抽液口83，所述抽液口83设置所述循环泵84。

如图4所示，所述隔板86开设有若干个通孔87，所述隔板86焊接在所述循环腔81的中间位置，所述抽液口83和排液口82分别位于所述隔板86的两边，带孔隔板86的设置是可以让排液口82流入循环腔81后的液体速度减缓，从而有足够的时间来冷却。

本发明提供一种大型镁合金成形构件9的快速均匀冷却方法，包括以下步骤：

S1吊装放置：起吊大型镁合金成形构件9，将大型镁合金成形构件9放置到工作盘31上表面的凹槽34内，使大型镁合金成形构件9的端部与该凹槽34嵌合放置，放置完毕后盖板2盖合开口；

S2均匀散热：先打开旋转工作台3的旋转电机32的开关，使旋转工作台3以一定的速率带动大型镁合金成形构件9旋转，然后打开液体冷却箱8的开关，循环泵84和风扇85开启，使循环腔81内的冷却液被循环泵84从抽液口83抽出，并通过导管进入进液管4和蓄液腔12的进液口14，从而进液管4和蓄液腔12内充满了冷却液，接着，打开喷液器6的开关，可以通过控制阀门62来控制喷嘴61的流量，蓄液腔12上的喷液器6对大型镁合金成形构件9的外壁进行冷却，进液管4上的喷液器6对大型镁合金成形构件9的内壁进行冷却，与此同时，循环泵84持续地把进液管4喷出的冷却液从出液管5抽出，通过排液口82抽回循环腔81内，使内腔91不存液体，保证大型镁合金成形构件9各部位同步冷却，而且，蓄液腔12上的喷液器6喷到大型镁合金成形构件9外壁后，由于重力作用，冷却液流至放置腔11的底部，并同样通过循环泵84从出液口13抽回循环腔81内，风扇85使出液口13流入的冷却液能够及时冷却，最后观察液晶数显屏73，可再次调节阀门62，分别控制不同位置喷嘴61的流量大小，使各温度探头71的温度保持一致，进而使镁合金成形构件外壁的上、中、下部的温度保持一致。

S3关闭装置：当大型镁合金成形构件9冷却至环境空气温度时，则先关闭循环泵84，然后关闭阀门62，停止喷嘴61的冷却液喷出，等待冷却液从出液管5和出液口13全部流出时，最后关闭风扇85。

本案通过调节阀门62来调节喷嘴61的流量，使得大型镁合金成形构件9各部位的冷却速率达到一致，同时温度监测器7可以实现大型镁合金成形构件9各部位温度的监测，喷液器6能够对成形构件的内壁和外壁进行同步冷却，旋转工作台3使得成形构件整体散热均匀，最终实现各个部位的冷却均匀，进液管4与出液管5的设置，保证大型镁合金成形构件9内部的液体不会发生积存，进入的液体与排出的液体能够形成一个循环，达到快速降温的效果。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种大型镁合金成形构件的快速均匀冷却方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1吊装放置：起吊大型镁合金成形构件，准备将大型镁合金成形构件置入到快速均匀冷却装置中，所述快速均匀冷却装置包括主箱体、盖板、旋转工作台、进液管、出液管、喷液器、温度监测器和液体冷却箱，所述主箱体内设放置腔，放置腔顶部为开口，开口由所述盖板盖合，放置腔底部安装所述旋转工作台，所述旋转工作台供镁合金成形构件从开口置入放置腔后安置在所述旋转工作台上，所述镁合金成形构件设有内腔，所述盖板开设两个圆孔，所述进液管和出液管分别通过两个圆孔伸入所述镁合金成形构件的内腔底部，所述进液管内流有冷却液；所述放置腔的内壁两侧对称设置蓄液腔，蓄液腔内装有冷却液，两侧的蓄液腔和进液管沿所述镁合金成形构件上部至下部均匀间隔设置若干个所述喷液器；所述镁合金成形构件外壁的上、中、下部分别固定所述温度监测器；所述液体冷却箱安装在所述主箱体上，所述液体冷却箱内设循环腔，所述循环腔开设排液口和抽液口，所述放置腔底部开设出液口，所述出液口和出液管均连接所述排液口，所述液体冷却箱上安装有循环泵和风扇，所述风扇的安装位置靠近所述排液口，两侧所述的蓄液腔分别开设进液口，所述进液口和进液管均连接所述抽液口，所述抽液口设置所述循环泵；将大型镁合金成形构件放置在所述旋转工作台上，放置完毕后盖板盖合开口；

S2均匀散热：先打开旋转工作台的开关，使旋转工作台带动大型镁合金成形构件旋转，然后打开液体冷却箱的开关，循环泵和风扇开启，使循环腔内的冷却液被循环泵从抽液口抽出，并进入进液管和蓄液腔的进液口，从而进液管和蓄液腔内充满了冷却液，接着，打开喷液器的开关，蓄液腔上的喷液器对大型镁合金成形构件的外壁进行冷却，进液管上的喷液器对大型镁合金成形构件的内壁进行冷却，与此同时，循环泵持续地把进液管喷出的冷却液从出液管抽出，通过排液口抽回循环腔内，而流至放置腔底部的冷却液也通过循环泵从出液口抽回循环腔内，风扇使出液口流入的冷却液能够及时冷却，最后观察所述温度监测器，控制各喷液器的流量，使镁合金成形构件外壁的上、中、下部的温度保持一致；

S3关闭装置：当大型镁合金成形构件冷却至环境空气温度时，则先关闭循环泵和喷液器，等待冷却液从出液管和出液口全部流出时，最后关闭风扇。

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