加热系统:低温均匀加热的核心
时效炉的加热温度通常在 100-200℃(少数合金需 200-250℃),属于低温加热,对加热均匀性要求极高,加热元件设计是关键:
- 加热元件类型:采用 U 型不锈钢加热管(表面功率密度≤2W/cm²),相比电阻丝更耐用(使用寿命≥5000 小时),且发热均匀(无局部热点)。加热管均匀分布在炉膛两侧和底部(如 1m³ 炉膛配 6-8 根加热管),避免局部温度过高。
- 分区控温:炉膛分为 2-4 个独立加热区(如左、右、上、下),每个区域配备单独的温控模块,可针对性调节功率(如左侧温度偏低时,自动增加左侧加热管功率),确保炉膛内任意点温度偏差≤±2℃。
热风循环系统:温度均匀性的保障
低温加热时,空气自然对流能力弱,需通过强制热风循环实现温度均匀,这是时效炉与普通工业炉的核心差异:
- 风机与风道:炉膛顶部安装低噪声离心风机(风量 1000-5000m³/h,风压 500-1000Pa),将炉膛内空气吸入后,经加热管加热,通过两侧风道均匀送入炉膛底部,再经工件间隙向上流动,形成闭合循环气流(循环次数≥30 次 /h)。
- 均流设计:风道出口安装多孔均流板(孔径 5-10mm),使热风均匀扩散;工件放置区上方加装导流板,引导气流流经所有工件表面,避免气流 “短路”(未经工件直接回流)。通过该设计,可使 160℃时效温度下的炉温均匀性达 ±1.5℃,同炉工件硬度偏差≤1HB。
温控系统:精准调控的 “大脑”
温控系统需实现 “低温高精度控制”,由传感器、控制器和执行器组成:
- 温度传感器:采用高精度 K 型热电偶(测量范围 0-400℃,精度 ±0.5℃),插入工件间隙(而非炉膛壁),直接测量工件周围温度,确保数据真实反映工件受热状态。
- 控制器:采用 PLC + 触摸屏设计,支持多段程序控制(如 “升温至 160℃→保温 6h→降温至 80℃”),内置常见铝合金时效工艺库(可直接调用 6061-T6、7075-T6 等参数)。核心算法为 “模糊 PID 调节”,能根据温度偏差动态调整加热功率(如接近设定温度时,功率从 100% 逐步降至 30%),避免温度过冲(过冲量≤1℃)