CN107363123B - 一种钛丝的制备装置及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钛合金或纯钛加工钛丝的技术领域，公开了一种钛丝的制备装置，包括多台冷拉丝机、抛光机、单次多重扒皮机、绕丝机、冷拉丝机组智能控制系统和表面处理自动化集成系统，多台冷拉丝机均包括电机、拉丝粉盒、气动张紧辊轮、第一转子和拉丝磨具，气动张紧辊轮上设有气动张力感应器，气动张力感应器均与冷拉丝机组智能控制系统连接，360°旋转式砂带机组、冷却水箱、第二转子和绕丝机分别与表面处理自动化集成系统连接，冷拉丝机组智能控制系统和表面处理自动化集成系统连接，这种钛丝的制备装置及制备方法，操作简单，生产效率大幅度提高，生产环境显著改善，同时提高了生产的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及钛合金或纯钛加工钛丝的技术领域，特别涉及一种钛丝的制备装置及制备方法。
背景技术
在钛合金或者纯钛制备钛丝的生产过程中，直径由粗转细的拉丝过程、去除表面氧化皮及杂质的扒皮过程、将散乱产品排布为有规则形状的产品绕丝过程均为必须过程。
上述三个过程是行业内生产的重点控制过程，决定着整个产品的生产效率和成品率，目前，行业内普遍采用热拉丝机进行拉丝过程，扒皮机实现扒皮过程，绕丝机实现绕丝过程。这三个过程独立运行，热拉丝过程原理是将钛丝在一台厢式加热炉内加热后经过一个拉丝模具，使钛丝在900℃左右的高温下实现钛丝由粗转细的过程，此过程只能单次实现钛丝0.2mm的直径转换过程，生产效率低且能耗高；扒皮机的原理是将拉丝处理后表面是氧化皮和杂质的钛丝经过扒皮模具后将钛丝散绕于料架上；绕丝机是将扒皮后散乱的钛丝再绕盘排布以实现下道工序或者客户的要求。
上述通用工艺有以下缺点：1、热拉丝机生产过程使用石墨乳作为润滑剂，加热后石墨粉转化为粉尘，既严重污染环境又损害操作工的身体健康；2、热拉丝机运行需要进行900℃左右的高温加热，能耗高，成本大；3、热拉丝机生产出来的钛丝温度高，员工容易烧伤；4、热拉丝机生产出的钛丝容易表面划伤或者产生裂纹，易造成产品质量问题，若员工在操作中钛丝断裂后容易将员工打伤；5、热拉丝生产过程复杂，比如将4.5mm的钛丝生产为3.3mm的钛丝，在热拉丝机上生产的规格依次是4.3mm-4.1mm-3.9mm-3.7mm-3.5mm-3.3mm,需要在热拉丝机上更换6次模具反复拉丝6次才能达到要求；6、热拉丝效率低下，由于钛合金的特有性质，热拉丝生产过程速度一般控制为3cm/s，速度较低；7、扒皮过程采用扒皮模具扒皮，由于钛合金及纯钛燃点低，在扒皮过程中经常发生燃烧，容易引起火灾；8、扒皮时由于热拉丝尺寸的不稳定经常造成一次扒皮不干净，不得不进行二次扒皮甚至多次扒皮，产品损耗大、效率低；9、在这个流程中，从原料到产品的三个过程生产集中度低,无连续性且产品质量问题频发。
发明内容
本发明提供一种钛丝的制备装置及制备方法，可以解决现有技术中的上述问题。
本发明提供了一种钛丝的制备装置，包括：多台冷拉丝机、抛光机、单次多重扒皮机、绕丝机、冷拉丝机组智能控制系统和表面处理自动化集成系统，多台冷拉丝机均包括电机、拉丝粉盒、气动张紧辊轮、第一转子和拉丝磨具，电机带动第一转子转动，拉丝粉盒装有拉丝粉，经过碾头的钛丝的端头依次穿过拉丝粉盒、拉丝磨具、第一转子和气动张紧辊轮，气动张紧辊轮上设有气动张力感应器，气动张力感应器均与冷拉丝机组智能控制系统连接，抛光机的进口端和出口端均设有360°旋转式砂带机组，360°旋转式砂带机组上均设有砂带，单次多重扒皮机包括：冷却水箱、多个扒皮磨具、第二转子，360°旋转式砂带机组、冷却水箱、第二转子和绕丝机分别与表面处理自动化集成系统连接，冷拉丝机组智能控制系统和表面处理自动化集成系统连接，且均设置在自动化控制柜中。
进一步地，所述抛光机和单次多重扒皮机之间以及单次多重扒皮机和绕丝机之间均设有调直器。
一种钛丝制备方法，具体包括以下步骤：
S1、用润滑粉剂将钛合金或纯钛盘圆进行液态水涂覆，涂覆后自然风干；
S2、将风干后的钛合金或纯钛盘圆的料头在轧尖机上进行碾头，碾头后的钛丝端头的直径为合格钛丝的直径，钛丝端头的有效长度为10mm；
S3、对多台冷拉丝机进行调试，调整所有冷拉丝机的气动张紧辊轮的压力，在拉丝粉盒中均装入足量的拉丝粉，在所有冷拉丝机中根据工艺的先后顺序分别装入不同规格的拉丝磨具；
S4、在抛光机进口端和出口端装入不同规格的砂纸，进口端的砂纸目数比出口端的砂纸目数小；
S5、根据工艺的先后顺序，在单次多重扒皮机的扒皮端安装不同规格的扒皮磨具，并准备好单次多重扒皮机的循环用水，确保干净无污染；
S6、将钛丝端头首先穿过第一台冷拉丝机的拉丝粉盒和拉丝磨具，然后通过倒链的一头卡住钛丝端头，钛丝的另一头挂在第一台冷拉丝机的第一转子上，启动第一台冷拉丝机，使钛丝在第一转子上绕丝多圈后停止，最后将钛丝端头穿过第一台冷拉丝机的气动张紧辊轮；
S7、将经过第一台冷拉丝机拉丝后的钛丝端头取出，以同样方式依次将钛丝缠绕在多台冷拉丝机的第一转子上绕丝多圈后停止，再将钛丝端头穿过最后一台冷拉丝机的气动张紧辊轮；
S8、将经过多台冷拉丝机拉丝后的钛丝端头取出，穿过抛光机进口端和出口端的360°旋转式砂带机组，对钛丝进行抛光；
S9、将经过抛光后的钛丝端头再穿过单次多重扒皮机，依次通过多个扒皮磨具、第二转子进行单次多重扒皮；
S10、将经过单次多重扒皮后的钛丝端头悬挂于绕丝机的接入端，进行绕丝，获得规格符合要求的钛丝；
所述步骤S1中的液态水涂覆的方式为将钛合金或纯钛盘圆置于加入3％润滑粉的80℃去离子水中5min，涂覆后取出并自然风干。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明重新定义了一个钛合金或纯钛钛丝生产的新模式，这种模式自动化程度高，操作简单，生产过程集约；生产效率大幅度提高，经过生产测试，新模式的生产效率是现有生产效率的8倍以上，传统的热拉丝过程复杂、拉丝次数多，运行速度慢；产品质量显著提高，特别是钛丝表面的光滑度显著提高，钛丝的断裂次数显著减少，且钛丝表面的杂质和氧化皮完全杜绝；运行成本显著降低，原有的运行模式使用大功率加热炉、且操作工至少需要5人以上，而本发明的新模式由于是室温生产，且一个人就可以运行整个系统；生产的安全性提高，不会造成员工的高温灼烧；生产环境显著改善，避免的石墨粉尘的污染。
附图说明
图1为本发明提供的一种钛丝的制备装置的结构示意图。
附图标记说明：
1-钛丝，2-冷拉丝机，2-1-电机，2-2-拉丝粉盒，2-3-气动张紧辊轮，2-4-第一转子，3-抛光机，3-1-360°旋转砂带机组，4-单次多重扒皮机，4-1-冷却水箱，4-2-扒皮磨具，4-3-第二转子，5-绕丝机，6-调直器。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
如图1所示，本发明实施例提供的一种钛丝的制备装置，包括：多台冷拉丝机2、抛光机3、单次多重扒皮机4、绕丝机5、冷拉丝机组智能控制系统和表面处理自动化集成系统，多台冷拉丝机2均包括电机2-1、拉丝粉盒2-2、气动张紧辊轮2-3、第一转子2-4和拉丝磨具，电机2-1带动第一转子2-4转动，拉丝粉盒2-2装有拉丝粉，经过碾头的钛丝1的端头依次穿过拉丝粉盒2-2、第一转子2-4、拉丝磨具和气动张紧辊轮2-3，气动张紧辊轮2-3上设有气动张力感应器，气动张力感应器与冷拉丝机组智能控制系统连接，抛光机3的进口端和出口端均设有360°旋转式砂带机组3-1，360°旋转式砂带机组3-1上均设有砂带，单次多重扒皮机4包括：冷却水箱4-1、多个扒皮磨具4-2、第二转子4-3，360°旋转式砂带机组3-1、冷却水箱4-1、第二转子4-3和绕丝机5分别与表面处理自动化集成系统连接，冷拉丝机组智能控制系统和表面处理自动化集成系统连接，且均设置在自动化控制柜中。
进一步地，所述抛光机3和单次多重扒皮机4之间以及单次多重扒皮机4和绕丝机5之间均设有调直器6。
本发明钛丝制备装置的工作原理：冷拉丝机2单机运行主要由电机2-1驱动齿轮带动第一转子2-4运行，从而带动盘绕于第一转子2-4上的钛丝绕动，让钛丝穿过拉丝粉盒2-2和拉丝磨具，将钛丝以指定的尺寸生产出来，当冷拉丝机2联动运行时,通过系统对钛丝每台冷拉丝机2单机参数及钛丝参数的设定,形成串联生产的模式,同时每台冷拉丝机2有钛丝气动张紧辊轮2-3,每台冷拉丝机2能根据气动张紧辊轮2-3的张紧力自动调节各冷拉丝机2的运行速度；钛丝由6.80mm通过冷拉丝机组生产为4.20mm以后，经过抛光机3对表面金属处理，在经过单次多重扒皮机4的动力牵引，生产出合格的钛丝，单次多重扒皮机根据自身的运行速度控制着抛光机和绕丝机的运行速度，同时单次多重扒皮机的运行模式又与冷拉丝机组的运行系统集成，这样大大的简化了员工的操作难度，自动化程度高，运行模式简洁。
四连拉冷拉丝机根据每台冷拉丝机2单机的钛丝原料直径和成品直径，软件自动计算出其上、下级单机运行的速率，可以灵活的达到4台冷拉丝机速度的自动匹配，保证速率可靠，不断丝，形成自动化运行模块一即冷拉丝机组智能控制系统；抛光机3、单次多重扒皮机4、绕丝机5可以高效率的处理表面杂质和缺陷，且能自动化匹配运行，形成自动化-集成生产模块二即表面处理自动化集成系统；冷拉丝机2-抛光机3-扒皮机-绕丝机5能匹配自动高效运行，形成自动化-集成生产模块三即冷拉丝机组智能控制系统和表面处理自动化集成系统的组合；自动化运行模块一的作用是将钛丝原料直径由6.80mm经过拉丝机依次自动化生产为6.00mm-5.40mm-4.80mm-4.20mm，无需像热拉丝过程一样多次更换模具多次生产；自动化-集成生产模块二的作用是将拉丝出来4.20mm的钛丝表面的氧化皮和缺陷去除，建立了一个自动化且高效的简洁的加工模式，现有的通用生产流程均是将4.20mm的钛丝直接扒皮，如果表面仍有缺陷，继续扒皮，如此反复，而本发明先引入抛光机3，对钛丝表面进行打磨-抛光处理，再进行一次多道扒皮把关，且自动化运行；自动化-集成生产模块三是将模块一和模块二的系统进行整合处理，即能实现6.80mm的钛丝原料上生产线，在系统的自动控制及调节下，生产出4.20mm的合格钛丝，此过程各个参数自动匹配，自我调节，高效的完成现生产流程的各项工作。
一种钛丝制备方法，具体包括以下步骤：
1、将Φ6.80mm的钛合金-纯钛盘圆进行润滑粉剂的液态水涂覆，涂覆方式为将钛合金-纯钛盘圆置于加入3％润滑粉的80℃去离子水中5min，然后取出并自然风干；
2、将钛合金-纯钛盘圆的料头取出，在轧尖机上进行碾头，即将φ6.80mm碾头为φ4.00mm，碾头有效长度10mm即可；
3、将冷拉丝机调试正常，即将气动张紧辊轮的张紧压力调整为0.6MPa，拉丝粉盒装入足量的拉丝粉，并将四连拉的冷拉丝机分别装入φ6.00mm-φ5.40mm-φ4.80mm-φ4.20mm的高晶拉丝磨具；
4、双旋转抛光机进口端装入40#砂纸，出口端装入60#砂纸，规格为：宽为300mm，周长为1000mm；
5、扒皮机1#扒皮端安装φ4.10mm旧扒皮磨具，扒皮机2#扒皮端安装φ4.05mm新扒皮磨具，扒皮机3#扒皮端安装φ4.00mm新扒皮磨具；
6、准备好扒皮机循环冷却水，干净无污染；
7、将钛盘圆碾头完好的一端首先穿过1#冷拉丝机的拉丝粉盒和6.00mm的拉丝磨具,然后利用倒链的一头卡住钛丝端头，钛丝的另一头挂在1#冷拉丝机的第一转子2-4上，最后启动1#冷拉丝机的单运行模式，使钛丝于第一转子上缠绕5圈并停止,最后再穿过气动张紧辊轮，；
8、将经过1#冷拉丝机拉丝后的钛丝端头取出，以同样方式将钛丝缠绕于2#冷拉丝机的第一转子5圈、3#冷拉丝机的第一转子5圈，并以同样方式将钛丝缠绕于4#冷拉丝机的第一转子时，启动冷拉丝机组智能控制系统，使第一转子绕丝20圈并停止；
9、将经过4#冷拉丝机拉丝后的钛丝端头取出，依次穿过双旋转抛光机的40#砂纸和60#砂纸进行抛光处理；
10、将经过抛光后的钛丝端头再穿过单次多重扒皮机，依次经过φ4.10旧扒皮磨具、φ4.05新扒皮磨具、φ4.00新扒皮磨具后缠绕于扒皮机的第二转子上绕丝15圈；
11、取出经过扒皮后的钛丝端头将其悬挂于绕丝机接入端，通过表面处理自动化集成系统启动抛光机、扒皮机和绕丝机协同运行后停止，获得规格符合要求的钛丝；
12、启动智能运行模式，即整个生产系统自动化运行；
13、调整气动张紧辊轮的张紧力来调节各台冷拉丝机的运行速度，逐步上调运行速度，达到30-50mm/s的运行区间即可。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种钛丝的制备装置，其特征在于，包括：多台冷拉丝机(2)、抛光机(3)、单次多重扒皮机(4)、绕丝机(5)、冷拉丝机组智能控制系统和表面处理自动化集成系统，多台冷拉丝机(2)均包括电机(2-1)、拉丝粉盒(2-2)、气动张紧辊轮(2-3)、第一转子(2-4)和拉丝磨具，电机(2-1)带动第一转子(2-4)转动，拉丝粉盒(2-2)装有拉丝粉，经过碾头的钛丝(1)的端头依次穿过拉丝粉盒(2-2)、拉丝磨具、第一转子(2-4)和气动张紧辊轮(2-3)，气动张紧辊轮(2-3)上设有气动张力感应器，气动张力感应器与冷拉丝机组智能控制系统连接，抛光机(3)的进口端和出口端均设有360°旋转式砂带机组(3-1)，360°旋转式砂带机组(3-1)上均设有砂带，单次多重扒皮机(4)包括：冷却水箱(4-1)、多个扒皮磨具(4-2)、第二转子(4-3)，360°旋转式砂带机组(3-1)、冷却水箱(4-1)、第二转子(4-3)和绕丝机(5)分别与表面处理自动化集成系统连接，冷拉丝机组智能控制系统和表面处理自动化集成系统连接，且均设置在自动化控制柜中。
2.如权利要求1所述的钛丝的制备装置，其特征在于，所述抛光机(3)和单次多重扒皮机(4)之间以及单次多重扒皮机(4)和绕丝机(5)之间均设有调直器(6)。
3.根据权利要求1～2任一权利要求所述的钛丝的制备装置的钛丝制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1、用润滑粉剂将钛合金或纯钛盘圆进行液态水涂覆，涂覆后自然风干；
S2、将风干后的钛合金或纯钛盘圆在轧尖机上进行碾头，碾头后的钛丝端头的直径为合格钛丝的直径，钛丝端头的有效长度为10ˉ20mm；
S3、对多台冷拉丝机(2)进行调试，调整所有冷拉丝机的气动张紧辊轮(2-3)的压力，在拉丝粉盒(2-2)中均装入足量的拉丝粉，在所有冷拉丝机(2)中根据工艺的先后顺序分别装入不同规格的拉丝磨具；
S4、在抛光机(3)的进口端和出口端装入不同规格的砂带，进口端的砂带目数比出口端的砂带目数小；
S5、根据工艺的先后顺序，在单次多重扒皮机的扒皮端安装不同规格的扒皮磨具(4-2)，并准备好单次多重扒皮机的循环用水，确保干净无污染；
S6、将钛丝端头首先穿过第一台冷拉丝机的拉丝粉盒(2-2)和拉丝磨具，然后通过倒链的一头卡住钛丝端头，钛丝的另一头挂在第一台冷拉丝机的第一转子(2-4)上，启动第一台冷拉丝机，使钛丝(1)在第一转子(2-4)上绕丝多圈后停止，最后将钛丝端头穿过第一台冷拉丝机的气动张紧辊轮(2-1)；
S7、将经过第一台冷拉丝机拉丝后的钛丝端头取出，以同样方式依次将钛丝缠绕在多台冷拉丝机(2)的第一转子(2-4)上绕丝多圈后停止，再将钛丝端头穿过最后一台冷拉丝机的气动张紧辊轮(2-1)；
S8、将经过多台冷拉丝机(2)拉丝后的钛丝端头取出，穿过抛光机(3)进口端和出口端的360°旋转式砂带机组(3-1)，对钛丝进行抛光；
S9、将经过抛光后的钛丝端头再穿过单次多重扒皮机(4)，依次通过多个扒皮磨具(4-2)、第二转子(4-3)进行单次多重扒皮；
S10、将经过单次多重扒皮后的钛丝端头悬挂于绕丝机(5)的接入端，进行绕丝，获得规格符合要求的钛丝；
所述步骤S1中的液态水涂覆的方式为将钛合金或纯钛盘圆置于加入3％润滑粉的80℃去离子水中5min，涂覆后取出并自然风干。
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