CN104785573A - 钢丝绳铝合金压制接头异型无缝生产技术 - Google Patents

钢丝绳铝合金压制接头异型无缝生产技术 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钢丝绳铝合金压制接头异型无缝生产技术，包括下列加工流程：(1)对胚料进行熔铸处理；(2)对熔炼后的胚料进行冷挤压；(3)锯切冷挤压后胚料的多余长度；(4)对成品进行质量检验。本发明的工艺流程只有熔铸——冷挤压——锯切长度——成品检验，工艺流程简单。最重要的工序是冷挤压，而冷挤压是产生塑性变形，只有端部和尾部需要锯切，这就极大的节约了加工时间和贵重的原材料，节省了资源，降低了其生产成本和提高了其生产效率。而且目前国内在此领域还没有类似生产技术，所以本发明将在此领域掀起革命性的风暴。

Description

钢丝绳铝合金压制接头异型无缝生产技术
技术领域
本发明涉及铝合金无缝管加工技术技术领域，更具体的说是涉及一种钢丝绳铝合金压制接头异型无缝生产技术。
背景技术
钢丝绳铝合金压制接头在工业生产中具有强大的优势：1、缔结强度大于所匹配的钢丝绳强度，使用安全可靠；2、减少钢丝绳装夹余量，减少零部件，节约钢丝绳，增加起吊能力；3、价格低，外观美观，结构紧凑，重量轻。4、拆卸安装方便，减轻劳动强度，不需要维修加固，提高生产效率；5、耐腐蚀性高，用处广泛容易实现产品标准化，系列化，生产专业化。所以其应用范围在我们日常生活及工业生产中是非常广泛的：1、在悬挂电线，张拉铁塔，烟筒及电线杆中；2、在无极钢丝绳缆车，钢丝绳皮带运输机，索道车中；3、在拖船托网，浮运木材，打捞沉船，张拉揽杆中；4、在各种塔式起重机，各种履带式起重机、各种港口装卸起重机及各种卷扬设备中；5、在盐井吊桥，斜井卷扬机，电梯及各种用途的吊装索具中都扮演着极其重要，甚至不可或缺的角色！
目前市场上钢丝绳铝合金压制接头主要有两种：一种是铝挤压无缝圆管，另一种是铝挤压异型无缝管。
铝挤压无缝圆管的工艺流程是铝合金熔铸——均匀化处理——铸棒加热——模具加热——盛锭筒加热——挤压型材——张力矫直——锯切——加工硬化——机加工外径和内径——压力机压成型。材料多选用3A21(LF21)材料，状态是H112。其采用实心棒生产，简化工艺，可以减少粗精环和缩尾等缺陷，提高组织，性能的均匀性，可以满足高端产品需求。但是在生产中无缝圆管挤压存在很大的局限性，工艺的选择是短锭、高温、慢速，以致后续加工成本高，工序复杂，无法进行产业推广。
针对上述问题，进而开发铝挤压异型无缝管，其生产流程是铝合金熔铸——均匀化处理——铸棒加热——模具加热——盛锭筒加热——挤压型材——张力矫直——锯切。材料多选用3A21(LF21)材料，状态是F态(挤压状态)。这样就无法进行加工硬化，即力学性能无法达到所需标准，并且生产中铝挤压异型无缝管挤压存在很大的局限性，工艺的选择是短锭、高温、慢速，所以其适应于要求不高的产品。
近年来研制开发铝挤压异型无缝管是一项难度宏很大的高新技术，生产工艺和产品质量受到许多因素制约，往往会出现偏壁、断针、内腔尺寸和形位公差难以保证、内表面质量易出现波动、穿孔针挤压过程中不容易控制等等因素，需要针对这些问题采取一系列的对策和措施才能解决，并且无法保证铝型材几何尺寸，挤压铝合金偏壁的状况是：根据国标GB/T--4436.-2008铝及铝合金热挤压管，无缝管中偏壁规定是：普通级平均壁厚的±15％，最大值±2.3，高精级平均壁厚的±10％，最大值±1.5mm。具体数据请见表1。
表1：钢丝绳铝合金压制接头无缝管中偏壁状况
钢丝绳 内径要求 壁厚 壁厚公差 壁厚范围
Φ24 Φ24.3+1mm 9.2mm ±0.9mm 8.3-10.1mm
Φ26 Φ26.4+1mm 10mm ±1.0mm 9-11mm
Φ28 Φ28.5+1mm 10.9mm ±1.09mm 9.81-11.99mm
Φ30 Φ31+1mm 11.7mm ±1.17mm 10.53-12.87mm
Φ32 Φ33.1+1mm 12.5mm ±1.25mm 11.25--13.75mm
Φ34 Φ35.2+1mm 13.4mm ±1.34mm 12.06--14.74mm
Φ46 Φ48.4+1mm 18.3mm ±1.5mm 16.8-19.8mm
如果壁厚工差大，就会影响到产品力学性能，进而导致客户无法使用，这也就是铝型材无缝管无法量生产的主要原因。表1中钢丝绳铝合金压制接头无缝管中偏壁状况，采用标准是以GB/T4436-2008铝及铝合金热挤压管国标高精级。
铝合金无缝圆管及铝合金异型无缝管都具有穿孔系统，其包括：针前端、针支撑、穿孔针、挤压垫、铜套、支撑座、穿孔压杆、压轴套、导筒和背帽等。在穿孔系统中，要求穿孔针工作表面必须光滑，表面硬度应适当，不易过高，以免产生龟裂，穿孔针各部分直径的不同心不应大于0.1mm，总长度不得大于0.1-0.2mm，并且穿孔针的硬度是在42-46HVC。穿孔针上的螺纹连接部分与穿孔针工作部分之间有均匀的过渡区，而螺纹部分一般不进行淬火处理。一套生产Φ32钢丝绳铝合金接头需要在2500吨的挤压机下生产，穿孔系统的模具及配件加工费用在20000元以上，通常加工需要30～45天，所需的费用很高和生产周期也很长。
铝合金无缝圆管及异型无缝管穿孔系统在调试阶段的成本也非常高，同样以生产Φ32钢丝绳铝合金接头为例，也是需要在2500吨挤压机上生产，其中调试要24小时，包括模具加热，穿孔系统的安装，调试中产品报废率10-15％，这其中锭的直径是248mm，长度是500-600mm的空心锭，其重量合计500Kg以上，总费用在13000元以上，费用极其昂贵。并且其生产过程中出现偏壁现象还不易发现，所以会总出现非常高的次品，其成品率则只有60％，1吨生产成本就在8000元以上，极其浪费资源。
综上所述，在现有阶段庞大的钢丝绳铝合金异型无缝压制接头市场中，其生产工艺都是成本高，生产周期长，极大的浪费资源，所以如何研制一种异型无缝管能够低成本，生产效率高和节约资源的新工艺是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种钢丝绳铝合金压制接头异型无缝生产技术，包括下列加工流程：(1)对胚料进行熔铸处理；(2)对熔炼后的胚料进行冷挤压；(3)锯切冷挤压后胚料的多余长度；(4)对成品进行质量检验。
优选的，在上述钢丝绳铝合金压制接头异型无缝生产技术中，所述对胚料进行的熔铸处理工艺流程为：先对原材料进行核算，然后将胚料转运投入熔炼炉，然后加入锰剂，然后精炼炒灰，再对胚料取样化验，然后再以化验结果进行配比，然后进行除气精炼细化后，再次除灰取样化验，待合格后静置15-25分钟，最后使用铸造专用模具对胚料进行铸造。其中所述化学成分配比为硅(Si)＜0.4％；鎂(Mg)＜0.05％；铁(Fe)＜0.50％；铜(Cu)＜0.15％；锌(Zn)＜0.10％；锰(Mn)1.0-1.6％；铝钛硼＜0.20％。
优选的，在上述钢丝绳铝合金压制接头异型无缝生产技术中，所述对熔炼后胚料进行的冷挤压工艺流程为：先安装压力及冷挤压模具，然后对所述胚料进行冷挤压，最后再进行产品检验工序。
优选的，在上述钢丝绳铝合金压制接头异型无缝生产技术中，所述锯切冷挤压后胚料多余长度工艺流程为：先安装双头锯床，然后对胚料进行首尾锯切，最后在对胚料进行去除披锋处理。
优选的，在上述钢丝绳铝合金压制接头异型无缝生产技术中，所述对成品进行的质量检验工序包括产品长度和表面质量的双重检验。
优选的，在上述钢丝绳铝合金压制接头异型无缝生产技术中，还包括将胚料运转投入熔炼炉后，对熔炼炉使用风机进行升温。
优选的，在上述钢丝绳铝合金压制接头异型无缝生产技术中，所述熔炼炉的吨位为3吨级。
优选的，在上述钢丝绳铝合金压制接头异型无缝生产技术中，所述冷挤压机的吨位为500-800吨。
优选的，在上述钢丝绳铝合金压制接头异型无缝生产技术中，所述对成品进行质量检验工序的使用机器为机械性能拉机。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种钢丝绳铝合金压制接头异型无缝生产技术，而本发明的工艺流程只有熔铸——冷挤压——锯切长度——成品检验，工艺流程简单。最重要的工序是冷挤压，而冷挤压是产生塑性变形，只有端部和尾部需要锯切，这就极大的节约了加工时间和贵重的原材料，节省了资源，降低了其生产成本和提高了其生产效率。而且目前国内在此领域还没有类似生产技术，所以本发明将在此领域掀起革命性的风暴。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明的工序流程图；
图2附图为本发明的截面示意图及其相关参数。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例公开了一种钢丝绳铝合金压制接头异型无缝生产技术，包括下列加工流程：S1对胚料进行熔铸处理；S2对熔炼后的胚料进行冷挤压；S3锯切冷挤压后胚料的多余长度；S4对成品进行质量检验。工艺流程简单。最重要的工序是冷挤压，而冷挤压是产生塑性变形，只有端部和尾部需要锯切，这就极大的节约了加工时间和贵重的原材料，节省了资源，降低了其生产成本和提高了其生产效率。
为了进一步优化上述技术方案，S1工序具体的熔铸工艺流程是：原材料核算——铝锭转运投炉——加锰剂——精炼炒灰——取样化验——以化验结果配比——除气精炼细化第二次——除灰取样化验——合格后静置15-25分钟——铸造原材料。其中化学成分配比如表2。
表2：化学成分配方
该熔铸方法使用3吨位的熔炼炉，铸造使用铸造专用模具，即可保证熔炼的充分度和效果。
为了进一步优化上述技术方案，S2工序具体为熔铸工艺流程是：安装模具——冷挤压胚料——产品检验。该流程即是对S1工序完成后的胚料进行的最重要的工序：冷挤压，也是本发明技术方案的核心内容。
冷挤压是指在常温下(低于金属再结晶温度)进行的冷挤压，冷挤压机通过模具对金属坯料施加压力，使材料产生塑性变形，改变其原来的尺寸、形状及性能，从而获得所需形状与尺寸的成形加工方法。冷挤压可以改变金属组织，提高金属性能。材料经过冷挤压后，原来的铸态疏松、孔隙、微裂等被压实或闭合；原来的枝状结晶被打碎，使晶粒变细；同时改变原来的偏析和不均匀分布，使组织均匀，从而获得内部密实、均匀、细微、综合性能好、使用可靠的冷挤压产品。铸件通过冷挤压变形后，金属晶体纤维组织呈有序性，可以进一步提高产品的机械性能(强度、密度、塑性、韧性、疲劳强度)和可靠度。冷挤压加工的产品尺寸精确、有利于组织大批量生产。
冷挤压可以实现少切削或无切削加工，可以节约原材料成本，生产效率高，产品强度高，精度高，表面光洁，不仅可以替代传统的压铸加工与挤压型材加机加工的方式，其性价比更好；而且冷挤压还能够利用其独有的特性，加工出其他工艺所难以做到的形状复杂产品，满足一些产品的特殊性能要求，产品适用性更强！
本发明的工作原理就是根据铝合金金属塑性变形等体积转移原理，其工艺是将装好的钢丝绳置于专用模具型腔内，在液压机的作用力下，产生永久性变形，使钢丝绳股和铝合金套管成为不可以拆卸的同一体，从解剖钢丝绳铝合金横断面，铝合金充满钢丝绳各股及单丝之间，像无数个细牙螺纹将铝合金套管与钢丝绳紧紧镶嵌在一起，经拉力机做破断试验，钢丝绳断，而铝合金压制接头不产生滑移，不断裂，不脱开。
而且其偏壁范围能够达到更高精度，具体数据请参考表3。
表3：本发明技术方案生产钢丝绳铝合金压制接头无缝管中偏壁范围
钢丝绳 内径要求 壁厚 壁厚公差 壁厚范围
Φ24 Φ24.3+0.4mm 9.2mm ±0.2m 9--9.4mm
Φ26 Φ26.4+0.4mm 10mm ±0.2m 9.8-10.2mm
Φ28 Φ28.5+0.4mm 10.9mm ±0.2m 10.7---11.1mm
Φ30 Φ31+0.4mm 11.7mm ±0.2m 11.5---11.9mm
Φ32 Φ33.1+0.4mm 12.5mm ±0.2m 12.3---12.7mm
Φ34 Φ35.2+0.4mm 13.4mm ±0.2m 13.2----13.6mm
Φ46 Φ48.4+0.4mm 18.3mm ±0.2m 18.1---18.5mm
更高精度的产品保证了钢丝绳铝合金压制接头异型无缝管在使用中的更高的安全性。
而且使用500-800吨位的冷挤压机即可达到所需生产工艺所需。
为了进一步优化上述技术方案，S3的工艺流程为：安装治具——锯切成品——去除披锋。该步骤即是对冷挤压后的胚料首尾两头使用双头锯床进行锯切，然后再去除掉披锋，使产品更加圆润。
为了进一步优化上述技术方案，S4的工艺流程为：对产品长度、表面质量的检验。为了保证产品的合格率，对其最主要的部分进行检验。其中可以使用机械性能拉机更加省时省力和精密的检验。
在上述技术方案中，使用800吨冷挤压机生产，安装时间只有1小时就可以安装完成，开机后就可以进行量产。而原来生产Φ32钢丝绳铝合金接头需在2500吨挤压机生产，本发明技术方案，用800吨冷挤压机生产，节约了贵重的原材料和调试时间，冷挤压生产过程无需进行铝锭加热、模具加热、盛锭筒加热、挤压针加热，800吨冷挤压机机台使用电力是2500吨挤压机的20％，总体节约电力能源是铝型材生产钢丝绳铝合金压制接头无缝管95％，降低了资源的占有率。
而且每小时生产300---500只，重量是400-600Kg，生产效率高。降低生产成本，节约社会资源，适合大批量生产，本发明实施例生产的产品截面图如图2所示，合金状态为3A21，技术标准为GB/T6892-2006，一般工业用铝及铝合金挤压型材，型材断面积cm2，型材每米重kg/m。
并且在模具方面：使用一组挤压模具就可以实现量产。解决了热挤压无缝管及异型无缝管生产钢丝绳铝合金压制接头中断针，铜套磨损，挤压垫磨损的各项支出，节约了贵重的原材料，及机械加工，降低了资源的占有率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.钢丝绳铝合金压制接头异型无缝生产技术，其特征在于包括下列加工流程：(1)对胚料进行熔铸处理；(2)对熔炼后的胚料进行冷挤压；(3)锯切冷挤压后胚料的多余长度；(4)对成品进行质量检验。
2.根据权利要求1所述钢丝绳铝合金压制接头异型无缝生产技术，其特征在于，所述对胚料进行的熔铸处理工艺流程为：先对原材料进行核算，然后将胚料转运投入熔炼炉，然后加入锰剂，然后精炼炒灰，再对胚料取样化验，然后再以化验结果进行配比，然后进行除气精炼细化后，再次除灰取样化验，待合格后静置15-25分钟，最后使用铸造专用模具对胚料进行铸造。其中所述化学成分配比为硅(Si)＜0.4％；鎂(Mg)＜0.05％；铁(Fe)＜0.50％；铜(Cu)＜0.15％；锌(Zn)＜0.10％；锰(Mn)1.0-1.6％；铝钛硼＜0.20％。
3.根据权利要求1所述钢丝绳铝合金压制接头异型无缝生产技术，其特征在于，所述对熔炼后胚料进行的冷挤压工艺流程为：(1)先安装冷挤压模具，(2)然后对所述胚料进行冷挤压，(3)最后再进行产品检验工序。
4.根据权利要求1所述钢丝绳铝合金压制接头异型无缝生产技术，其特征在于，所述锯切冷挤压后胚料多余长度工艺流程为：(1)先安装双头锯床，(2)然后对胚料进行首尾锯切，(3)最后在对胚料进行去除披锋处理。
5.根据权利要求1所述钢丝绳铝合金压制接头异型无缝生产技术，其特征在于，所述对成品进行的质量检验工序包括产品长度和表面质量的双重检验。
6.根据权利要求2所述钢丝绳铝合金压制接头异型无缝生产技术，其特征在于，还包括将胚料运转投入熔炼炉后，对熔炼炉使用风机进行升温。
7.根据权利要求2所述钢丝绳铝合金压制接头异型无缝生产技术，其特征在于，所述熔炼炉的吨位为3吨级。
8.根据权利要求3所述钢丝绳铝合金压制接头异型无缝生产技术，其特征在于，所述冷挤压机的吨位为500-800吨。
9.根据权利要求5所述钢丝绳铝合金压制接头异型无缝生产技术，其特征在于，所述对成品进行质量检验工序的使用机器为机械性能拉机。
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