CN105458028A - 镁合金型材矫直方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种镁合金型材矫直方法及设备。本发明提供的型材矫直方法，包括：检测型材经挤压后的温度与弯曲度；根据该温度、该弯曲度与该型材的挤压参数控制用于冷却该型材的气体的方向与风量，以使该型材在拉直时产生能够补偿弯曲变形的冷却收缩。因此，本发明可以通过测量型材的弯曲度及温度，控制风道对型材特定位置进行冷却，使得型材在牵引机的拉伸状态下收缩达到矫直效果，从而实现了镁合金型材的在线矫直，解决了镁合金型材在矫直过程中造成的损伤问题，提高了镁合金型材的矫直速率及矫直精度。

Description

镁合金型材矫直方法及设备

技术领域

本发明涉及型材加工成型技术，尤其涉及一种镁合金型材矫直方法及设备。

背景技术

镁合金作为最轻的结构金属材料，兼具比强度高、阻尼及导热性好、易于回收利用等特点，在轨道交通领域具有光明、广泛的应用前景。这些领域的镁合金材料大多数是挤压型材，在镁合金的热挤压过程中，由于挤压制品经常发生弯曲变形，必须对其进行矫直。

现有的镁合金矫直工艺及装备基本沿袭铝合金型材，已公开的关于型材的矫直方法及设备，大部分为辊矫和拉伸工艺。辊矫和拉伸矫直都必须要对型材进行二次加热，即热矫直。热矫直一般在150～250℃进行。矫直温度过高，型材在随后的冷却中可能因冷却不均产生瓢曲；矫直温度过低会使矫直抗力增大，矫直困难。

在工业生产中，由于镁合金的密排六方晶体结构，使得大型型材的拉伸及辊矫效果并不理想，且容易造成不必要的夹头损伤及表面破坏，降低了成品率。

发明内容

本发明实施例提供一种镁合金型材矫直方法及设备，以克服型材在矫直过程中造成的型材损伤，提高型材成品率。

本发明实施例提供一种镁合金型材矫直方法，包括：检测型材经挤压后的温度与弯曲度；根据该温度、该弯曲度与该型材的挤压参数控制用于冷却该型材的气体的方向与风量，以使该型材在拉直时产生能够补偿弯曲变形的冷却收缩。

本发明实施例提供一种镁合金型材矫直设备，包括：温度传感器、弯曲度传感器、风道式矫直器、牵引机和控制装置；该风道式矫直器设置在该型材挤压机的出料口，该牵引机设置在该风道式矫直器的出料侧，且将型材固定于该出料口与该牵引机之间，该温度传感器与该弯曲度传感器均设置在该风道式矫直器的出料侧的同一预设位置，该控制装置分别与该温度传感器、该弯曲度传感器和该风道式矫直器电连接；该牵引机用于向远离该出料口方向运动，以拉直该型材；该温度传感器用于检测该型材在该预设位置的温度；该弯曲度传感器用于检测该型材在该预设位置的弯曲度；该风道式矫直器用于向该型材吹出用于冷却所述型材的气体；该控制装置用于根据该温度、该弯曲度与该型材的挤压参数控制该风道式矫直器吹出气体的方向与风量，以使该型材在拉直时产生能够补偿弯曲变形的冷却收缩。

本发明实施例提供的镁合金型材矫直方法及设备，可以通过检测镁合金型材经挤压后的温度与弯曲度，根据该温度、该弯曲度与该型材的挤压参数控制用于冷却该型材的气体的方向与风量，以使该型材在拉直时产生能够补偿弯曲变形的冷却收缩，从而实现镁合金型材的在线矫直，解决了镁合金型材在矫直过程中造成型材损伤的问题，提高了型材的矫直精度及型材的成品率。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的镁合金型材矫直方法的流程示意图；

图2为本发明实施例二提供的镁合金型材矫直设备的主视图；

图3为本发明实施例二提供的镁合金型材矫直设备的俯视图；

图4为本发明实施例二提供的风道式矫直器的主视图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

在型材生产过程中，首先将加热的原料置于挤压机中，挤压机将型材从出料口挤出，挤出的型材前端被固定在牵引机上。牵引机可以根据型材断面对挤出的型材施加一定的牵引力，即沿着远离出料口的方向拉伸，使得型材产生少量的塑性变形，应理解，该变形量不超过该型材要求的公差。被牵引机拉出的型材可以置于挤压料架上。

本发明的镁合金型材矫直方法就是基于上述型材的挤压过程来实施，即在镁合金型材的挤压过程中，同时完成型材的矫直。下面通过图1详细说明本发明的型材矫直方法。图1为本发明实施例一提供的镁合金型材矫直方法的流程示意图。如图1所示，该实施例的方法可以包括以下步骤：

步骤S101、检测型材经挤压后的温度与弯曲度。

具体地，当挤压型材从出料口挤出时，可以被牵引机向远离出料口的方向拉伸，此时，测量系统可以测量挤压后的挤压料架上型材的温度及弯曲度，并将该测量结果反馈至控制装置。优选的，可以测量位于挤压料架尾端的型材温度及弯曲度。由于该段型材在外界环境下暴露的时间最长，温度降低幅度最大，所以其弯曲度基本达到稳定状态。

与之对应的，在该生产线上可以增设包含温度传感器及弯曲度传感器等的测量系统，并在出料口处增添矫直器及控制装置对在线型材进行校正。其中，温度传感器与弯曲度传感器需要在远离出料口的地方设置，从而保证测量到的型材温度较低状态下的温度及弯曲度。优选的，温度传感器及弯曲度传感器设置在挤压料架的尾端位置。

步骤S102、根据该温度、该弯曲度与该型材的挤压参数控制用于冷却该型材的气体的方向与风量，以使该型材在拉直时产生能够补偿弯曲变形的冷却收缩。

具体地，因为经过挤压的型材具有较高的温度，当型材的局部部位受到冷风时，该侧会有收缩的趋势，且由于该型材固定在牵引机和挤压机之间，所以在牵引机的拉伸下，该型材最后将被拉直，从而达到矫直的效果，即实现型材的在线矫直。因而，当获得温度传感器及弯曲度传感器反馈的温度和弯曲度后，可以根据该温度和弯曲度，并结合该型材的挤压参数，确定需要对型材进行哪个方向、哪个部位的矫直，以及具体所需的矫直量为多少，并采用风冷的方法，向需矫直的部位或者与需矫直部位相对应的其它部位吹出冷却气体，以使不同部位在热胀冷缩的作用下产生不同的收缩形变，从而对弯曲部位进行补偿。如某一圆柱形型材向某一方向有一定的弯曲，则根据所测得的该温度下该型材的当前弯曲度，确定该弯曲的具体部位、弯曲方向以及弯曲度数据，并计算确定所需吹出气体的风量及方向。可选的，可以预存该型材的技术要求参数，将计算结果与技术要求参数进行比较，以确定需要对型材冷却的时间、方向及风量等，能够使得型材在热胀冷缩的作用下产生适当的收缩变形。为了保证风冷对型材的收缩补偿效果，一般应将风冷设备设置在型材的出料口，该处的型材没有经过足够时间的冷却，仍具有较高的温度，在受冷时收缩率较高，矫直效果较好。

此外，该型材的挤压参数可以包括该型材物理参数，如该型材的断面形状、型材的壁厚、该型材的材料组分、该型材的导热系数及该型材的挤压速度等。具体依据参数可以根据实际情况确定，本发明对此不做限制。

进一步，随着型材在生产线上移动，可以对型材进行多次测量，以多次向控制装置反馈型材状态，使得控制装置可以及时修正参数，并调整风道开启状态或方向或风量，从而提高型材矫直精度及型材成品率。

本实施例中通过检测型材经挤压后到达挤压料架的尾端时的温度与弯曲度，根据该温度、该弯曲度与该型材的挤压参数控制用于冷却该型材的气体的方向与风量，以使该型材在拉直时产生能够补偿弯曲变形的冷却收缩，可以使得型材在牵引机的拉伸下达到矫直效果，实现型材的在线矫直。该实施例的矫直方法提高了型材的矫直精度及型材的成品率，改善了矫直工艺。

下面通过图2至图4详细阐述实施上述镁合金型材矫直方法的设备，图2为本发明实施例二提供的镁合金型材矫直设备的主视图。如图所示，该型材矫直设备可以包括：

温度传感器21、弯曲度传感器22、风道式矫直器10、牵引机40和控制装置30；该风道式矫直器10设置在该型材挤压机60的出料口，该牵引机40设置在该风道式矫直器10的出料侧，且将型材固定于该出料口与该牵引机40之间，该温度传感器21与该弯曲度传感器22均设置在该风道式矫直器10的出料侧的同一预设位置，该控制装置30分别与该温度传感器21、该弯曲度传感器22和该风道式矫直器10电连接。该牵引机10用于向远离该出料口方向运动，以拉直该型材。该温度传感器21用于检测该型材在该预设位置的温度；该弯曲度传感器22用于检测该型材在该预设位置的弯曲度；该风道式矫直器10用于向该型材吹出用于冷却该型材的气体；该控制装置30用于根据该温度、该弯曲度与该型材的挤压参数控制该风道式矫直器10吹出气体的方向与风量，以使该型材在拉直时产生能够补偿弯曲变形的冷却收缩。

具体地，当型材从该挤压机60的出料口被挤压出时，该型材可以固定在该牵引机40上。并且该牵引机40可以根据该型材断面对该型材施加一定的牵引力，即型材随着牵引机向远离该出料口方向运动，从而拉直该型材。在该型材被牵引机拉出一段距离时，布置在生产线上的温度传感器21可以检测型材某一位置的温度；同时，弯曲度传感器22可以检测该处型材的弯曲度。此处，该弯曲度传感器22可以包括多组坐标感应器。该弯曲度可以理解为间隔一定距离的两个坐标感应器的探头检测移动的型材上同一位置的位移差。例如，在生产线上的某一位置，型材轴向方向上间隔30mm布置两个探头，如布置在挤压料架50上。第一个探头侧得与该型材A点的距离为d1，随着型材被牵引机移动，第二个探头测得A点与该型材的距离为d2，则该段型材的弯曲度可以表示为d1与d2之间的差值。该温度传感器21及弯曲度传感器22可以将该检测结果反馈至控制装置30。当该控制装置30接收到该温度传感器21及弯曲度传感器22反馈的型材某一位置的温度和弯曲度时，可以根据该温度和弯曲度，并结合预存的该型材的挤压参数控制该风道式矫直器10。该风道式矫直器10可以对型材的特定位置给予一定量的空气冷却，使得型材在牵引机的拉伸下产生能够补偿弯曲变形的冷却收缩，其中，该型材的挤压参数可以包括该型材物理参数，如该型材的壁厚、该型材的材料组分、该型材的导热系数及该型材的挤压速度等。具体依据参数可以根据实际情况确定，本发明对此不做限制。

例如，在具体实施中，可以提前向控制装置30中的计算机输入该型材的挤压参数，还可以包括该型材的技术要求参数。在该控制装置接收到温度传感器21及弯曲度传感器22反馈的温度和弯曲度时，可以根据所测量的温度下的弯曲度，并结合该型材的挤压参数计算该型材可以确定该型材在完全冷却时的弯曲度。该计算结果可以作为控制风道式矫直器10的依据，即根据该比较结果确定该风道式矫直器10如何开启。如确定开启风道的数量、位置及强弱等，从而使得该型材的特定位置受到适量空气的冷却。可选地，可以将弯曲度划分为多个等级，如由大至小依次为a、b及c。当测量所得该弯曲度处于a级时，相应的，可以将相应位置的风道完全开启。应理解，由于该风道式矫直器10设置在该型材挤压机60的出料口位置，所以，该处的型材温度较高。此时，当该风道式矫直器10向该处的型材吹冷空气时，在热胀冷缩驱动下，该型材朝风道吹风的方向有收缩的趋势，由于该型材在牵引机的作用下一直向远离出料口的方向运动，所以该收缩的趋势将被该牵引机拉伸，从而达到矫直的效果。

本发明型材矫直的设备，通过挤压机、温度传感器、弯曲度传感器、控制装置、风道式矫直器及牵引机，利用型材挤压时产生的余热，并根据型材弯曲度对型材进行冷却，使得型材在拉直时产生能够补偿弯曲变形的冷却收缩，从而实现型材的在线矫直，减少了型材的损伤，提高了型材矫直的准确度。

可选的，该预设位置可以是挤压料架的尾端位置。具体地，该温度传感器21和该弯曲度传感器22可以设置在远离出料口的挤压料架的尾端位置，使得该测量位置的型材有足够的时间的冷却。此时，由于该型材的温度基本接近外界温度，所以该状态下的型材的弯曲度也基本趋于稳定，有助于控制装置确定风道矫直器10操作，使得风道矫直器10快速完成型材矫直。进一步地，该温度传感器21和该弯曲度传感器22可以设置在挤压料架50上。

可选的，该弯曲度传感器22的数量可以为多个，且多个该弯曲度传感器22均匀分布在环绕该型材的圆周上。

具体地，可以在测量系统中设置多个弯曲度传感器22，且该多个弯曲度传感器可以均匀的分布在该型材的圆周上。例如，在型材的圆周方向上均匀分布8个弯曲度传感器22。此时，多个弯曲度传感器22能够对该型材的某一段上的整个圆周方向都进行弯曲度检测，从而提高型材矫直精度。应理解，该弯曲度传感器的数量可以由实际情况确定，本发明对此不做限制。

图3为本发明实施例二提供的型材矫直设备的俯视图。如图3所示，风道式矫直器10还可以包括空气压缩机13，该空气压缩机13可通过通气管路向矫直器10输送空气，以提供足够的冷却空气。控制装置30可以由计算机辅助实现。显然，该输送空气的装置及控制装置可以是其他设备，本发明不限于此。

图4为本发明实施例二提供的风道式矫直器的主视图。如图4所示，该风道式矫直器10可以包括沿周向环绕在该型材周围的环形支架12与均匀分布在该环形支架上的多个风道11。进一步地，可以在该风道式矫直器10上设置多组风道11，本发明对此不做限制。

可选地，为了能够使得弯曲度传感器22和风道式矫直器10更好的配合以完成型材的矫直，在每一圆周上，每个该风道11相对于该型材的周向分布位置分别与每一个该弯曲度传感器22的相对于该型材的周向分布位置相对应。可选的，可以在轴向上设置多组风道11。

例如，在型材的圆周上，均匀的分布8个弯曲度传感器22，则在型材周围的环形支架上相应的分布8个风道11，且在型材的轴线方向上，每一个风道11与每一个弯曲度传感器22在一条线上。当型材向远离出料口方向移动时，该弯曲度传感器22可以在型材周向和轴线方向上分别进行检测记录，确定型材某一处的弯曲度。因此，可以根据该弯曲度控制与该位置对应的风道11对型材进行矫直，从而实现弯曲度传感器和该风道式矫直器的精确配合。

上述实施例中通过多个风道与弯曲度设置位置的相互对应，能够精确控制每一个风道的动作，从而实现对型材某一特定点的在线矫直，提高了型材矫直精度。

进一步的，该温度传感器21和该弯曲度传感器22可以对型材进行多次测量，以多次向控制装置反馈型材状态，使得控制装置可以及时修正参数，并调整风道开启状态或方向或风量，从而提高型材矫直精度及型材成品率。

可选的，该风道式矫直器10还包括调节装置，该调节装置用于调整每个风道11的开闭状态、每风道11的吹风角度以及每个风道11与该型材之间的距离中的一个或者多个。例如，控制装置30中的调节装置可以根据当前型材的弯曲度大小，灵活调整风道的动作。如弯曲度与型材的技术要求差别较大，则完全开启风道，并对该型材近距离的冷却，如果弯曲度与型材的技术要求数据比较接近，则使风道处于半开启状态，并对型材进行远距离的冷却。该调节装置还可以对风道的角度进行控制，如正对着型材吹风或与型材有一较小的角度进行吹风。该调节功能可以由可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController，简称PLC)模块等程序模块实现，本发明对此不做限制。本发明通过调节装置对风道进行多自由度控制，能够更加精确的对型材进行矫直。

可选的，风道式矫直器10还可以包括多个风机，该风机的数量与该风道的数量相同，每个风机对应一个风道，每个风机可以向对应的风道输送气体。通过该风机向对应的风道输送冷却气体，可以实现单独开关每个风机，使风道的控制更加灵活。

本实施例的型材矫直的设备，通过挤压机、多个温度传感器、多个弯曲度传感器、控制装置、风道式矫直器及牵引机，利用型材挤压时产生的余热，并根据检测所得的型材弯曲度对型材进行冷却，使得型材在拉直时产生能够补偿弯曲变形的冷却收缩，从而实现型材的在线矫直，减少了型材的损伤，提高了型材矫直的准确度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种镁合金型材矫直方法，其特征在于，包括：

检测型材经挤压后的温度与弯曲度；

根据所述温度、所述弯曲度与所述型材的挤压参数控制用于冷却所述型材的气体的方向与风量，以使所述型材在拉直时产生能够补偿弯曲变形的冷却收缩。

2.根据权利要求1所述的镁合金型材矫直方法，其特征在于，所述型材的挤压参数包括所述型材的断面形状、所述型材的壁厚、所述型材的材料、所述型材的导热系数与所述型材的挤压速度。

3.一种镁合金型材矫直设备，设置于型材挤压机的出料侧，其特征在于，包括温度传感器、弯曲度传感器、风道式矫直器、牵引机和控制装置；所述风道式矫直器设置在所述型材挤压机的出料口，所述牵引机设置在所述风道式矫直器的出料侧，且将型材固定于所述出料口与所述牵引机之间，所述温度传感器与所述弯曲度传感器均设置在所述风道式矫直器的出料侧的同一预设位置，所述控制装置分别与所述温度传感器、所述弯曲度传感器和所述风道式矫直器电连接；

所述牵引机用于向远离所述出料口方向运动，以拉直所述型材；

所述温度传感器用于检测所述型材在所述预设位置的温度；所述弯曲度传感器用于检测所述型材在所述预设位置的弯曲度；

所述风道式矫直器用于向所述型材吹出用于冷却所述型材的气体；

所述控制装置用于根据所述温度、所述弯曲度与所述型材的挤压参数控制所述风道式矫直器吹出气体的方向与风量，以使所述型材在拉直时产生能够补偿弯曲变形的冷却收缩。

4.根据权利要求3所述的镁合金型材矫直设备，其特征在于，所述预设位置为挤压料架的尾端位置。

5.根据权利要求3或4所述的镁合金型材矫直设备，其特征在于，所述弯曲度传感器的数量为多个，且多个所述弯曲度传感器均匀分布在环绕所述型材的圆周上。

6.根据权利要求5所述的镁合金型材矫直设备，其特征在于，所述风道式矫直器包括沿周向环绕在所述型材周围的环形支架与均匀分布在所述环形支架上的多个风道，每个所述风道相对于所述型材的周向分布位置分别与一个所述弯曲度传感器的相对于所述型材的周向分布位置相对应，所述风道用于向所述型材吹出用于冷却所述型材的气体。

7.根据权利要求6所述的镁合金型材矫直设备，其特征在于，所述风道式矫直器还包括调节装置，所述调节装置用于调整每个所述风道的开闭状态、每个所述风道的吹风角度以及每个所述风道与所述型材之间的距离中的一个或者多个。

8.根据权利要求6或7所述的镁合金型材矫直设备，其特征在于，所述风道式矫直器还包括空气压缩机，所述空气压缩机用于向所述风道输送气体。

9.根据权利要求6或7所述的镁合金型材矫直设备，其特征在于，所述风道式矫直器还包括多个风机，所述风机的数量与所述风道的数量相同，每个所述风机对应一个所述风道，每个所述风机用于向对应的所述风道输送气体。

10.根据权利要求3或4所述的镁合金型材矫直设备，其特征在于，所述型材的挤压参数包括所述型材的断面形状、所述型材的壁厚、所述型材的材料、所述型材的导热系数与所述型材的挤压速度。