CN102581559B - 一种铝杆制造软质铝管用铝圆片的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铝杆制造铝管用铝圆片的生产方法，具体的说是一种挤压冲制铝圆片的方法，该方法包括以下步骤：选取原料：铝杆；对铝杆进行轴向冷变形(拉丝、拉拔)；采用冷镦机或自动分切冲压机对分切后的毛坯上出现断裂层进行定向的挤压，使得断裂层的面积缩小至相应范围内；进行二次的冷镦成型；对铝圆片的完全退火处理；对成品进行表面处理；检验包装，本发明同现有技术相比，杜绝了因传统工艺的冲制而产生的回料，采用了定向挤压和钝化技术，从而节减了因断切胚料切断面引起的软质铝管成品出现的麻点、针孔等缺陷而需要的车皮工序，生产成品率从传统工艺的60-70％，提高到99％以上，并全部实现自动化生产，提高了生产效率。

Description

一种铝杆制造软质铝管用铝圆片的方法

[技术领域]

本发明涉及铝杆制造铝管用铝圆片的生产方法，具体的说是一种挤压冲制铝圆片的方法。

[背景技术]

软质铝管一般壁厚采用0.1mm以下，且经过退火处理，最终通过各种表面喷涂加工，行业中又称之为软管；一般软管用铝圆片制造，因为铝圆片的质量好坏和生产成本在生产环节中是十分重要的。常规的生产方法包括压延冲制法和挤压冲制法。

压延冲制法，其制造工艺为：原料(铝锭或其它回料)→熔炼→铸锭→热轧→冷轧→分切→冲制→退火→表面处理→包装；其优点是：工艺成熟、设备通用性强；其缺点为：工艺繁琐、能耗大、成品率低(35％--70％)、品质低下、产品结晶有板织结构。压延冲制法的三种不同生产方法只是铸锭方式有所不同，而后续热轧、冷轧的压延工艺基本类似。

挤压冲制法是通过铝型材挤压机生产铝板来获得冲制铝圆片板料的一种方法，其工艺为：铝锭或其回料→熔炼→铸锭(铸圆棒)→加热→挤压→分切→冲制→退火→表面处理→包装；连续挤压法是通过铝杆在连续挤压机上实现连续挤压而获得冲制铝圆片的板料方法。其工艺为：铝杆→连续挤压→收卷板料→冲制→退火→表面处理→包装，其方法与上述其它工艺相比工艺简单，但同样存在冲制后产生的孔状边角料而成为制造铝圆片生产成本控制的瓶颈之一，综观挤压冲制法工艺的特征，其优点表现为：可使用常规通用设备，结晶回复(无板织结构)，消除了制耳现象，但是也由于铝棒的重复加热和冲制工序而对制造成本不利，虽然板料已经过热挤压后的结晶回复，避免了板织结构，但由于工艺特点无法获得大体积的优质铝材，从而影响了冲制成品率。

传统工艺由于产品经过冲压生产，因而产生很高比例的边角料(冲制回料)。根据铝圆片规格不同，产出的回料比例也不同，最高可达70％，这么多的回料又经过二次熔炼、铸造等不同工艺，从而降低了产品的成品率和经济效益；一般传统工艺制造软管用的铝圆片，成品率在55-70％左右；制作化妆品及气雾罐用的铝圆片成品率在50％左右；制作记号笔铝管用的铝圆片成品率在35％左右

申请号201110229771.4公开了一种铝圆片制造方法，这种设计是对于铝管制造的基础选择(包括软质、硬质铝管)，具有适用范围广的优点，但是对于软质铝管来说，还可以根据其特性做出改进，以更适合用于制造软质铝管。一般来说，软管在当做膏状或粘稠状液体的灌装容器时，必定是具有灌装口(管尾)与出料口(管头)正是因为这个特性，在冷挤压软质铝管时采用双向金属晶粒流动方式(如图11所示)，而硬质铝管的灌装与出料口是同一方向的，所以在生产冷挤压硬质铝管时金属流动方向是单向进行的(如图12所示)。从以上铝圆片在不同形状模具内的金属流动特性可以看出，软质铝管挤压后的成品需要二头切除挤压废边(如图13所示)，而硬质铝管只需要在管口进行单边切除(如图14所示)，从二项发明的经济效益角度上说，前项发明在生产不同厚度铝圆片时，经济效益是随之改变的，在生产较厚铝圆片时各类优势是显而易见的。

[发明内容]

本发明的目的是解决现有技术中步骤繁琐，在生产中出现麻点、针孔、结痂、拉毛等缺陷，提供一种不需要车皮倒角步骤、带有切刀钝化技术的制造铝圆片的方法。

为实现上述目的设计一种铝杆制造软质铝管用铝圆片的方法，包括铝杆、冷镦机或分切冲压机，冷镦机和分切冲压机上设有切刀、球形腔膜，切刀由圆形刀和矩形刀对应组成，其特征在于包括该方法包括以下步骤，

a.选取铝杆，

选取纯度不低于99.5％并且直径在9.5～20mm之间的电工圆铝杆，对该电工铝圆片进行拉丝和/或拉拔的轴向冷变形，变形量为20％～30％，或

选取纯度不低于99.5％的挤压铝杆。

b.用所述的切刀对变形后的铝杆进行切断，切断的间隙优选为0.02～0.05mm。

切刀刀刃上采用钝化图形，切断后得到胚料，对胚料切断面上的断裂层进行压紧收缩带R角，

c.重复步骤(b)直至铝杆全部切成胚料，

d.采用冷镦机对胚料依次进行定向冷镦、冷镦扩张、冷镦成型工艺，直至铝圆片成型，得到成型的铝圆片，

e.将成型的铝圆片进行退火处理，退火温度为460℃～520℃，时间为3～8小时，得到退火的铝圆片，

f.对退火的铝圆片进行表面处理。

所述的切刀刀刃上的钝化图形优选圆形或瀑布型刃口。

R角优选为变形后铝杆直径的1/2。

所述的变形后铝杆的直径优选为所述铝圆片成品直径的50％。

所述的压紧收缩的优选采用球形腔膜对切断后剩下铝杆的断面压紧收缩，球形腔膜底部设有开口，开口内设有柱形顶针，开口与顶针的间隙小于0.02mm。

所述的步骤(e)之后还可以有以下步骤，

f.表面处理步骤，增加退火后铝圆片的表面粗糙度和/或光整处理。

所述的步骤(f)后还可以包括以下步骤

g.成品称重包装步骤，包装采用防潮材料包装袋。

所述的的铝圆片的头部优选呈弧形，底角优选梯形或平底或弧形低，布氏硬度HB值优选在18～20范围内。

本发明同现有技术相比，改变了传统工艺的加工方法和理念，大大降低了铝圆片的生产成本，杜绝了因传统工艺的冲制而产生的回料，采用了定向挤压和钝化技术，从而节减了因断切胚料切断面的断裂层引起的软质铝管成品出现的麻点、针孔等缺陷而需要的车皮工序，由于节省了车皮工序而使得生产冷挤压用软质铝管的铝圆片生产工艺在制造成本控制中更具优势。使软管用铝圆片的生产成品率从传统工艺的60-70％，提高到99％以上，并全部实现自动化生产，提高了生产效率。

[附图说明]

图1是切刀和铝杆位置示意图；

图2是铝杆及其切断面示意图；

图3是球形模腔结构示意图；

图4是压紧成有弧度的铝杆断面示意图；

图5是本发明的铝圆片产品结构示意图

图6是图1中矩形刀的结构示意图；

图7是图1中圆形刀的结构示意图；

图8是图1中切刀刀刃圆形钝化结构局部示意图；

图9是图1中切刀刀刃瀑布型钝化图形局部示意图；

图10是本发明的流程示意图；

图11是金属晶粒的双向流动示意图；

图12是金属晶粒的单向流动示意图；

图13是两头切除的示意图；

图14是单边切除的示意图；

图15是本发明的又一流程图；

图中：1.矩形刀2.圆形刀3.铝杆4.切断面5.压紧的切断面6.球形模腔7.顶针8.间隙9.铝杆上金属的滑移方向10.铝圆片顶部及顶针凸痕11.铝圆片底部12.切除废边。

[具体实施方式]

结合附图对本发明做进一步说明，这种装置的制造技术对本专业的人来说是非常清楚的。

本发明的具体生产制造流程如图10所示。

(1)原料：直接采购电解铝厂制造的符合GB/T3954-2001标准的电工圆铝杆，或采用纯度大于99.50％其它方法生产的铝杆，采用挤压铝杆作原料时，可直接进入定向挤压工序；

(2)轴向冷变形：(拉丝、拉拔)在生产中采用拉丝或拉拔工艺对铝杆进行轴向冷变形(一般采用变形量20％-30％)，具体可视下道工序的工艺匹配及铝杆表面光滑度而定，具体可视铝杆表面光滑无各种麻点、结痂、拉毛等病灶为宜，拉丝后的铝杆直径一般采用铝圆片直径的50％为宜，如：成品铝圆片规格为Φ13.25mm，那么铝杆直径选用Φ6.6mm为宜；

(3)定向挤压：尽可能选用较小直径的铝杆母料，目前市场上有包括标准φ20、φ15、φ12、φ9.5等不同直径可选择适配使用，可匹配市场上软质铝管(φ8～φ35等不同规格软质铝管的)。利用冷镦机或自动分切冲压机中的切刀对轴向变形铝杆断切(如图1所示)，切刀由矩形刀和圆形刀组成(参见附图6、7)，改变断切模具刀口性状，采用钝化刀刃，如圆形或瀑布型钝化面(参见附图8、9)使得断切面的断裂层光滑，达到消除或接近消除切断面的断裂层目的。这是因为从某一方面而言，铝杆胚料上的断截面切断面的面积及深度是由断切模具的刀刃锋利钝化状态决定的，钝化的刀刃使得金属材料在断截受压区域面积增大，使参与滑移的晶粒也越多，所以钝化状态越大，切断面越小。

其次选用合理的断切模间隙尤为重要，一般控制在0.02mm-0.05mm范围内，以达到切断面的断裂层最小化效果，并采用定向收缩切断面，使断裂层之面积及方位显现于允许范围中，以便于在下游工艺中(冷挤压制管)处于待切头区域中(如图4所示)，这里所述切断面断裂层允许面积为以后制作的软质铝管的头部直径面积。所述允许方位为凸面(进入挤压模底部的面向)圆心部分，如图4中的压紧切断面，根据金属在受压时晶粒流动特性(由低压区流向高压区)，即切断面控制在低压区内(软质铝管的头部)达到可控于续后切头区域，同样原理铝圆片凹面有的断切胚料时出现的切断面断裂层，因在下游工序冷挤压铝圆片时出现在切尾废边范围，其原理如同常规冲制方式生产的铝圆片切断面断裂层只呈现在铝管尾部一样(待切区域)，故不在此处进行切断面修复。

再则冷镦模具中的出料顶针间隙，控制在0.02mm以下，如图3所示，以便获得光滑的铝圆片表面形状。

(4)冷镦成形：将定向成形的胚料进行再次冷镦变形，此次的冷镦变形次数可根据成品直径与铝杆直径来推算，通常的说，为考虑到断切胚料的切断面断裂层及机械手衔接送料等因素，选用成品铝圆片直径的50％作断切母料，以保合理的断切胚料长度，随后每次冷镦变形扩散的直径以冷镦工位次数平分即可，必须指出续后的冷镦变形的胚料形状头部必须保证R形，R角采用1/2的胚料直径为佳，以保证切断面面积断裂层不再扩散，最后进入产品成形模，上述工序从铝杆断切胚料、定向冷镦、冷镦扩张、直至铝圆片成形(如图15所示)，可采用多工位冷镦机或自动分切冷镦机一次性完成，原理如同生产螺母生产工艺；

(5)退火处理：铝圆片的最终完全退火也是整个生产工艺的重要环节之一，选择合理的退火温度与时间是这一工序中的关键，退火设备采用网带炉或井式炉或箱式炉均可，铝圆片的前道冷变形加工量决定了它需要合理的退火温度与时间的，一般选用的温度460℃-520℃，恒温时间为3-8小时，最终达到完全退火状态(状态O)，布氏硬度HB在18-20即可，具体可视采用的退货设备型号和前期的生产工艺参数而定；

(6)表面处理：表面处理其本质就是增加铝圆片的表面粗糙度处理工序，目的使得铝圆片有更好的具有润滑剂附着能力，目前市场上部分铝圆片用户自行进行表面处理，对这部分的用户省略这一工序，再则由于在本发明中考虑到铝圆片在冷镦成形中的顶针印痕，如图5所示，采用光整技术可改善它的表面印痕，使之起到平整柔和效果，这里所述的效果只是从外形美观角度而言，因印痕正好处于软质铝管的头部待切位置，故对软质铝管无品质影响。

(7)成品包装：对产品进行检验、称重包装，产品的内包装袋采用防潮材料，以防铝圆片受潮而发生氧化反应。

在生产制造过程中还应该注意以下要点：

a.)制造软质铝管用铝圆片的原料选用含铝量大于99.50％的铝杆均可，一般行业选用AL9970牌号，参见GB/T1196-93中“AL99.70”的相关成分标准，从品质与经济效益的角度说选用符合GB/T359-2001标准电工圆铝杆为最合理，必须指出铝的纯度越高，金属的塑性越好。

b.)轴向冷边形(拉丝、拉拔)时，必须考虑到下道工序断切冷镦变形的工艺匹配情况，除了考虑合理的轴向冷变形量与光滑度以外，还必须考虑续后工序断切模与衔接机械手所需的合理长度，我们知道当断切的圆柱体状胚料长度受限时，改变物体重量(体积)的是直径大小因素了，所以在保证拉丝后铝杆的品质的前提下，选择合理的直径大小尤为关键。

c.)在进入定向挤压与冷镦成形时，必须选择与软质管头直径相匹配的顶针直径，以便避免由于顶针间隙可能造成的挤压毛刺而对软质铝管的品质影响，目的是对可能出现的胚料缺陷出现在不影响软质铝管的待切废边范围内。

d.)冷镦成形模的光滑度是影响成品表面光滑的重要因素，一般选用牌号WJ20C硬质合金并加以精磨

e.)成品铝圆片不得有熔炼杂质与氢泡，允许有轻微毛刺。

f.)铝圆片必须是完全退火状态。

Claims (1)

1.一种铝杆制造软质铝管用铝圆片的方法，包括铝杆、冷镦机或分切冲压机，冷镦机和分切冲压机上设有切刀、球形腔膜，切刀由圆形刀和矩形刀对应组成，其特征在于包括该方法包括以下步骤，

a.选取铝杆，选取纯度不低于99.5％并且直径在9.5～20mm之间的电工圆铝杆，对该电工铝圆片进行拉丝和/或拉拔的轴向冷变形，变形量为20％～30％，或选取纯度不低于99.5％的挤压铝杆，

b.用所述的切刀对变形后的铝杆进行切断，切断的间隙为0.02～0.05mm，切刀刀刃上采用钝化图形，所述的切刀刀刃上的钝化图形是圆形或瀑布型刃口，切断后得到胚料，对胚料切断面上的断裂层进行压紧收缩带R角，所述的R角为变形后铝杆直径的1/2，所述的变形后铝杆的直径为所述铝圆片成品直径的50％，所述的压紧收缩的具体方法是采用球形腔膜对切断后剩下铝杆的断面压紧收缩，球形腔膜底部设有开口，开口内设有柱形顶针，开口与顶针的间隙小于0.02mm，

c.重复步骤(b)直至铝杆全部切成胚料，

d.采用冷镦机对胚料依次进行定向冷镦、冷镦扩张、冷镦成型工艺，直至铝圆片成型，得到成型的铝圆片，所述的的铝圆片的头部呈弧形，底角是梯形或平底或弧形底，布氏硬度HB值在18～20范围内，

e.将成型的铝圆片进行退火处理，退火温度为460℃～520℃，时间为3～8小时，得到退火的铝圆片，增加退火后铝圆片的表面粗糙度和/或光整处理，

f.对退火的铝圆片进行表面处理，成品称重包装步骤，包装采用防潮材料包装袋。