CN103203385A - 连续挤压模具冷却系统及其冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在挤压机中挤压轮和腔体堵头之间的堵头背部位置和挤压模腔出口位置用于冷却连续挤压模具的连续挤压模具冷却系统，其特征在于，包括：堵头冷却部，被设置在堵头背部位置，包含用于产生压缩空气的气泵、引导压缩空气对堵头背部位置进行气冷喷射的气管以及被安装在气管上的第一球阀单元；出口冷却部，被设置在挤压模腔出口位置，包含用于存储冷却介质的箱体、驱动冷却介质喷淋的水泵单元、用于引导冷却介质对挤压模腔出口位置进行均匀喷淋的至少一条水管以及被安装在水管上的第二球阀单元；以及冷却循环部，用于将喷淋出的冷却介质进行回收输入箱体，其中，气管的气冷喷射方向与挤压轮在堵头背部位置的转动方向相反。

Description

连续挤压模具冷却系统及其冷却方法

技术领域

本发明涉及有色金属塑性成型领域，特别涉及一种有色金属连续挤压成型设备的辅助冷却系统及其冷却方法。

背景技术

连续挤压方法是将冷态的杆坯料，例如上引法无氧铜杆，直接被送入连续挤压机，杆坯料在挤压轮的固定槽中受到径向挤压和摩擦，在巨大的挤压和摩擦力下杆坯料产生一定的温升并达到再结晶状态，经由连续挤压模具的模腔中挤出并一次成型。在挤压过程中会产生很高的温升，尤其是挤压高强度金属或者金属合金时，由于被挤压的金属变形抗力高、发热量大，就会使得挤压轮、挡料块和连续挤压模具需要承受更高的温度，导致了损伤大设备寿命减少，因此必须对挤压机的核心部件进行冷却。

在进行传统的连续挤压机冷却时，针对挤压轮的冷却方面，有采取在挤压轮内部进行水冷的方式，也有在挤压轮旁的侧辊外表面的非沟槽区域进行水冷的方式，也存在将内冷和外冷相互结合的水冷方式。针对挡料块的冷却方面，专利CN101623712公开了通过液体介质直接对挤压轮和挡料块进行冷却。专利CN 101934299采用了雾化冷却方式，以实现对挤压轮和挡料块的冷却。 但是，无论是内冷还是外冷方式，冷却介质距离挤压模具较远，会造成难以降低到常用模具材料如H13钢可以承受的温度范围内，进而导致连续挤压模具的破坏，使得挤压过程难以持续，尤其是挤压轮和腔体堵头之间的堵头背部位置，腔体堵头及其相关区域是在连续挤压过程中温度与压强最高的区域，而此区域也一直是挤压机中的冷却死角，难以得到有效冷却。除了腔体堵头及其相关区域，针对进行挤压成型的腔体模具，冷却介质往往和腔体模具距离太远，基本也难以得到有效冷却。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能对挤压机中挤压轮和腔体堵头之间的堵头背部位置和挤压模腔出口位置进行高效冷却，从而延长挤压模具的使用寿命和提高生产效率的连续挤压模具冷却系统。

本发明提供的一种在挤压机中挤压轮和腔体堵头之间的堵头背部位置和挤压模腔出口位置用于冷却连续挤压模具的连续挤压模具冷却系统，具有这样的特征:包括，堵头冷却部，被设置在堵头背部位置，包含用于产生压缩空气的气泵、引导压缩空气对堵头背部位置进行气冷喷射的气管以及被安装在气管上的第一球阀单元；出口冷却部，被设置在挤压模腔出口位置，包含用于存储冷却介质的箱体、驱动冷却介质喷淋的水泵单元、用于引导冷却介质对挤压模腔出口位置进行均匀喷淋的至少一条水管以及被安装在水管上的第二球阀单元；以及冷却循环部，用于将喷淋出的冷却介质进行回收输入箱体，其中，气管的气冷喷射方向与挤压轮在堵头背部位置的转动方向相反。

在本发明的连续挤压模具冷却系统中，还可以具有这样的特征：还包括，烘干吹风部，沿着连续挤压后形成的挤出料的路径旁设置并且处于挤压模腔出口位置的下游侧，用于吹离挤出料上的冷却介质。

在本发明的连续挤压模具冷却系统中，还可以具有这样的特征：其中，出口冷却部包含两条水管，分别从箱体连接到挤压模腔出口位置的对称两侧。

在本发明的连续挤压模具冷却系统中，还可以具有这样的特征：其中，冷却循环部包含用于对喷淋出的冷却介质进行回收并且沿着连续挤压后形成的挤出料的路径设置的沟槽、用于连接箱体和沟槽的回收管。

在本发明的连续挤压模具冷却系统中，还可以具有这样的特征：其中，压缩空气的压力范围为0.4至0.6MPa。

在本发明的连续挤压模具冷却系统中，还可以具有这样的特征：其中，压缩空气由无油无水的空气压缩形成。

在本发明的连续挤压模具冷却系统中，还可以具有这样的特征：其中，冷却介质为水或者乙醇水溶液。

在本发明的连续挤压模具冷却系统中，还可以具有这样的特征：其中，冷却介质的温度在室温至50摄氏度范围内。

另外，本发明还提供了一种利用上述连续挤压模具冷却系统的冷却方法，具有这样的特征，包含以下步骤：在挤压机开机时开启连续挤压模具冷却系统，关闭第一球阀单元和第二球阀单元；连续挤压后形成的挤出料的长度到达一定长度时，缓慢打开第一球阀单元和第二球阀单元均至二分之一开启状态，维持一段时间；调整第一球阀单元和第二球阀单元直至最大开口量。

本发明的效果在于：

本发明提供的连续挤压模具冷却系统通过在挤压轮和腔体堵头之间的堵头背部位置进行压缩空气的喷射冷却，有效降低在连续挤压过程中温度与压强最高的区域的温度，提高了堵头的工作强度与使用寿命，同时，挤压轮的挤压轮槽也得到及时冷却，避免了由于高温使挤压轮槽的金属过早老化失效。

本发明提供的连续挤压模具冷却系统将水管的喷淋口设置在挤压模腔出口位置，为最靠近连续挤压模具腔体的位置，使模具得到良好冷却，保证了挤压时模具的强度和硬度，提高了模具寿命。出口冷却部中的水管、冷却循环部以及箱体形成冷却介质的循环圈，尤其是箱体具有较佳的散热效果，可通过循环不断的带走挤压机尤其是靴座内的热量，减少挤压机中的热变形，保证了连续挤压设备的稳定运行。

本发明提供的连续挤压模具冷却系统在通过冷却介质在挤压模腔出口位置进行喷淋，从挤压模腔出口位置输出的挤出料也毫无疑问地能得到及时均匀冷却，挤出料产品的表面质量与扭曲变形得到改善。同理，通过压缩空气在堵头背部位置进行喷射冷却，连续挤压时所产生的溢料也毫无疑问地能间接得到及时冷却，减少溢料氧化程度，则溢料回炉后减少杆坯料的氧含量，提高了产品质量。

本发明提供的连续挤压模具冷却系统分别在堵头背部位置和挤压模腔出口位置先采用了气冷喷射和后采用了冷却介质喷淋。在堵头背部位置采用气冷喷射，避免了被喷射的挤压轮的挤压轮槽和堵头由于例如水冷介质或者雾化介质等其他方式所引起的生锈损坏，并且，其他方式下的冷却介质会随着在杆坯料的输送进入挤压模腔中，对产品本身造成污染而且也不利于挤压模腔的保养修护，本发明所采取的气冷喷射方式避免了上述缺陷。并且，本发明则在挤压模腔出口位置采用了冷却介质喷淋，仅仅需要常用的箱体、水管以及水泵等，兼顾了合理的成本和良好的冷却效果，冷却循环部节约了冷却介质的资源、设计合理并且环保。

本发明提供的连续挤压模具冷却系统提出气管的气冷喷射方向与挤压轮在堵头背部位置的转动方向相反，能最接近在堵头背部位置并且反向气冷喷射的冷却效果最优，另外，使气冷喷射所带起的杂质能轻易从反向输送的杆坯料上吹离，避免了气冷喷射沿着坯料杆的方向时杂质被带入挤压模腔，保证挤压模腔中的纯净环境。

附图说明

图1是本发明的实施例中连续挤压模具冷却系统的结构示意图。

具体实施案例

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的实施例中连续挤压模具冷却系统的结构示意图。

 如图1所示，本实施例中的连续挤压模具冷却系统100包括堵头冷却部1、出口冷却部2以及冷却循环部3。连续挤压模具冷却系统100被设置在连续挤压设备200中。在连续挤压设备200中的挤压轮201和压实轮202的挤压滚动下，坯料杆300通过挤压轮201和腔体堵头203之间的堵头背部位置204被输送入挤压模腔205中一次挤压成型，经过挤压的挤出料206由挤压模腔出口位置207输出，坯料杆300的输送方向为如图1中的G箭头方向，挤压轮201、压实轮202的转动方向为如图1中的A箭头方向、B箭头方向。堵头冷却部1被设置在堵头背部位置204，对腔体堵头203及其周边区域进行气冷喷射冷却。出口冷却部2被设置在挤压模腔出口位置207，对挤压模腔出口位置207及挤出料206进行冷却介质喷淋冷却。本实施例中坯料杆300采用铜合金或者大界面铜产品，挤压机200采用国内使用的630型号设备。

堵头冷却部1包含用于产生压缩空气的气泵4、气管5以及第一球阀单元6，气管4被连接在气泵5和堵头背部位置204之间，用于引导压缩空气对堵头背部位置204进行气冷喷射。挤压过程中堵头背部位置204的温度、压强最高，堵头冷却部1被设置在堵头背部位置204，无论是腔体堵头203还是挤压轮201的挤压轮槽208都能得到及时冷却。通过压缩空气在堵头背部位置204进行喷射冷却，连续挤压时所产生的图中未显示的溢料也毫无疑问地能间接得到及时冷却。第一球阀单元6被安装在气管5上，用于控制气管5的开口量大小从而控制压缩空气的气量大小。压缩空气的压力范围为0.4至0.6MPa，并且，压缩空气由无油无水的空气压缩形成为最优。其中，气管5的气冷喷射方向与挤压轮201在堵头背部位置204的转动方向相反，即、气冷喷射方向需要逆着坯料杆300在堵头背部位置204的输送方向。如图1所示，气管5中压缩空气的喷射方向为如图1中的C箭头的方向为向上，坯料杆300在堵头背部位置204的方向为向下。

出口冷却部2包含用于存储冷却介质的箱体7、水泵单元8、第一水管9、第二水管10、第二球阀单元11。本实施例中水泵单元8中包含第一水泵8a、第二水泵8b，第二球阀单元11包含第二球阀11a和第三球阀11b，本实施例中冷却介质采用水，本发明的冷却介质也可采用挥发性好的乙醇水溶液。第一水管9、第二水管10分别从箱体7连接到挤压模腔出口位置207的对称上、下两侧，用于引导水。第一水泵8a、第二水泵8b分别驱动箱体7中的水经由第一水管9、第二水管10进行均匀喷淋。在挤压模腔出口位置207进行喷淋时，挤出料206也毫无疑问能得到有效冷却。第二球阀11a、第三球阀11b被分别安装在第一水管9和第二水管10中，用于分别控制第一水管9、第二水管10中的开口量。第一水管9、第二水管10中用于冷却的水流的方向分别为如图1中的D箭头、E箭头方向。作为冷却介质的水的温度应在室温至50摄氏度范围内。

冷却循环部3用于将喷淋出的水进行回收输入到箱体7中，冷却循环部3包含用于对喷淋出的水进行回收并且沿着挤出料206的路径设置的沟槽12、用于连接箱体7和沟槽12的回收管13。回收管13中回收的水流的方向为如图1中的F箭头方向。通过冷却循环部3，水可沿着沟槽12流向回收管13，在此过程中与挤压机200中靴座209的大面积接触，那么连续挤压模具冷却系统100可通过循环不断的带走挤压机200尤其是靴座209内的热量。

本实施例中的连续挤压模具冷却系统100还包括烘干吹风部14，沿着挤出料206的路径旁设置并且处于挤压模腔出口位置207的下游侧，用于吹离挤出料206上的水。另外，也可以不设置烘干吹风部14，利用挤出料206上的余温，让水分充分自然蒸发即可。

另外，本实施例中还提供了一种利用上述连续挤压模具冷却系统的冷却方法，包括以下步骤：在挤压机200开机时，也随之开启连续挤压模具冷却系统100，关闭第一球阀单元6和第二球阀单元11；连续挤压后形成的挤出料206的长度到达8至10m时，缓慢打开第一球阀单元6和第二球阀单元11均至二分之一开启状态，维持30min；调整第一球阀单元6和第二球阀单元11直至最大开口量进行冷却；在挤压机200关闭时，随之可关闭连续挤压模具冷却系统100。

发明的作用与效果

综上所述，本发明的作用和效果在于：

本发明提供的连续挤压模具冷却系统通过在挤压轮和腔体堵头之间的堵头背部位置进行压缩空气的喷射冷却，有效降低在连续挤压过程中温度与压强最高的区域的温度，提高了堵头的工作强度与使用寿命，同时，挤压轮的挤压轮槽也得到及时冷却，避免了由于高温使挤压轮槽的金属过早老化失效。

本发明提供的连续挤压模具冷却系统将水管的喷淋口设置在挤压模腔出口位置，为最靠近连续挤压模具腔体的位置，使模具得到良好冷却，保证了挤压时模具的强度和硬度，提高了模具寿命。出口冷却部中的水管、冷却循环部以及箱体形成冷却介质的循环圈，尤其是箱体具有较佳的散热效果，可通过循环不断的带走挤压机尤其是靴座内的热量，减少挤压机中的热变形，保证了连续挤压设备的稳定运行。

本发明提供的连续挤压模具冷却系统在通过冷却介质在挤压模腔出口位置进行喷淋，从挤压模腔出口位置输出的挤出料也毫无疑问地能得到及时均匀冷却，挤出料产品的表面质量与扭曲变形得到改善。同理，通过压缩空气在堵头背部位置进行喷射冷却，连续挤压时所产生的溢料也毫无疑问地能间接得到及时冷却，减少溢料氧化程度，则溢料回炉后减少杆坯料的氧含量，提高了产品质量。

本发明提供的连续挤压模具冷却系统分别在堵头背部位置和挤压模腔出口位置先采用了气冷喷射和后采用了冷却介质喷淋。在堵头背部位置采用气冷喷射，避免了被喷射的挤压轮的挤压轮槽和堵头由于例如水冷介质或者雾化介质等其他方式所引起的生锈损坏，并且，其他方式下的冷却介质会随着在杆坯料的输送进入挤压模腔中，对产品本身造成污染而且也不利于挤压模腔的保养修护，本发明所采取的气冷喷射方式避免了上述缺陷。并且，本发明则在挤压模腔出口位置采用了冷却介质喷淋，仅仅需要常用的箱体、水管以及水泵等，兼顾了合理的成本和良好的冷却效果，冷却循环部节约了冷却介质的资源、设计合理并且环保。

本发明提供的连续挤压模具冷却系统提出气管的气冷喷射方向与挤压轮在堵头背部位置的转动方向相反，能最接近在堵头背部位置并且反向气冷喷射的冷却效果最优，另外，使气冷喷射所带起的杂质能轻易从反向输送的杆坯料上吹离，避免了气冷喷射沿着坯料杆的方向时杂质被带入挤压模腔，保证挤压模腔中的纯净环境。

本发明提供的连续挤压模具冷却系统提出采用无油无水压缩空气，具有对产品污染小，不腐蚀模具的优点。压缩空气所采用的压力范围为0.4至0.6MPa，仅仅采用常用普通型号的气泵即可生成，无需特制的占地空间大并且成本高昂的压力容器。

本发明提供的连续挤压模具冷却系统及其冷却方法中提出连续挤压后形成的挤出料的长度到达一定长度后再来缓慢打开第一球阀单元和第二球阀单元均至二分之一开启状态，维持一段时间。因为，如果刚开机就打开球阀，当坯料杆还没有完全贯穿整个挤压机时，挤压机或者模具腔体还为空转状态，气冷喷射带起的杂质或者喷淋的冷却介质极容易倒灌进入模具腔体中，易锈蚀挤压模具，本发明的冷却方法则避免了上述的问题发生。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (9)

1.    一种在挤压机中挤压轮和腔体堵头之间的堵头背部位置和挤压模腔出口位置用于冷却连续挤压模具的连续挤压模具冷却系统，其特征在于，包括：

堵头冷却部，被设置在所述堵头背部位置，包含用于产生压缩空气的气泵、引导所述压缩空气对所述堵头背部位置进行气冷喷射的气管以及被安装在所述气管上的第一球阀单元；

出口冷却部，被设置在所述挤压模腔出口位置，包含用于存储冷却介质的箱体、驱动所述冷却介质喷淋的水泵单元、用于引导所述冷却介质对所述挤压模腔出口位置进行均匀喷淋的至少一条水管以及被安装在所述水管上的第二球阀单元；以及

冷却循环部，用于将喷淋出的所述冷却介质进行回收输入所述箱体，

其中，所述气管的气冷喷射方向与所述挤压轮在所述堵头背部位置的转动方向相反。

2.根据权利要求1中所述的连续挤压模具冷却系统，其特征在于：

还包括，烘干吹风部，沿着连续挤压后形成的挤出料的路径旁设置并且处于所述挤压模腔出口位置的下游侧，用于吹离所述挤出料上的冷却介质。

3.根据权利要求1中所述的连续挤压模具冷却系统，其特征在于：

其中，所述出口冷却部包含两条所述水管，分别从所述箱体连接到所述挤压模腔出口位置的对称两侧。

4.根据权利要求1中所述的连续挤压模具冷却系统，其特征在于：

其中，所述冷却循环部包含用于对喷淋出的所述冷却介质进行回收并且沿着连续挤压后形成的挤出料的路径设置的沟槽、用于连接所述箱体和所述沟槽的回收管。

5.根据权利要求1中所述的连续挤压模具冷却系统，其特征在于：

其中，所述压缩空气的压力范围为0.4至0.6MPa。

6.根据权利要求1中所述的连续挤压模具冷却系统，其特征在于：

其中，所述压缩空气由无油无水的空气压缩形成。

7.根据权利要求1中所述的连续挤压模具冷却系统，其特征在于：

其中，所述冷却介质为水或者乙醇水溶液。

8.根据权利要求1中所述的连续挤压模具冷却系统，其特征在于：

其中，所述冷却介质的温度在室温至50摄氏度范围内。

9.一种利用权利要求1中所述的连续挤压模具冷却系统的冷却方法，其特征在于，包含以下步骤：

在所述挤压机开机时开启连续挤压模具冷却系统，关闭所述第一球阀单元和所述第二球阀单元；

连续挤压后形成的挤出料的长度到达一定长度时，缓慢打开所述第一球阀单元和所述第二球阀单元均至二分之一开启状态，维持一段时间；

调整所述第一球阀单元和所述第二球阀单元直至最大开口量。

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