CN1077462C - 多层金属复合管棒线连续生产方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属塑性成形的方法及装置。

通过两个旋转的挤压轮，根据所用材料的设计，从中心孔通入芯材，需复合的材料从两个挤压轮的进料槽进入模具，在高压下复合并形成冶金结合界面后从导料孔导出，复合压力由被复合材料与挤压轮间的摩擦力来形成。

本发明可一次复合多层金属，被复合的材料可是颗粒材料、粉末，还可以是非金属材料，工序少，成本低。

Description

多层金属复合管棒线连续生产方法及装置

本发明涉及一种金属塑性成形的方法及装置

公知的金属管棒线复合成形方法有很多种，普通挤压法，是在普通卧式或立式挤压机上进行挤压复合，其工艺是先把两个或三个锭坯按工艺要求加热到不同温度套在一起，然后放入挤压筒内，进行挤压，获得双层或三层管棒材。例如USPatent 451811、US Patent 5056209中公开的就是这种成形方法。这种方法由于金属流动的稳定性难予控制，材料层间的变形不均匀，致使表面质量不好，还不能实现连续挤压，因而不能生产长度很长的线材。轧辊压接法，是在普通轧机上进行，将供给的两条经钢丝刷清洗后的铜带，在惰性气氛中进行加热，同时将铝线扒皮后从上、下两个方向用热铜带夹住铝线，由轧辊压接成形，这种方法是一种轧制复合，一次只能包覆一种材料，并且仅适于线材。连续挤压法又称Conform法，它是利用连续挤压机进行连续包覆。目前成熟的技术是铝包钢，钢经表面清理后，通电加热，进入复合模腔，铝经表面清洗后通过单个挤压轮进入模腔与钢复合而成形。这种方法只能复合双金属材料。

本发明的目的是多层金属一次复合成管棒线材，减少工序，降低成本；在两种或几种较难复合的材料之间设置中间层，改善界面特性，获得良好的结合界面，可一次复合多层，扩大材料的复合范围。

本发明的技术内容分为工艺和设备两个部分。

一，工艺流程：本发明涉及一种金属材料塑性加工工艺，特别是多层金属管棒线的连续成形。其基本要点是通过两个旋转的挤压轮，根据所用材料的设计，经表面清洗过的芯线，与材料1、材料2经过模具在高压下复合后，由导料孔导出，并形成冶金结合界面，整个过程为一次成形。材料进入模腔的力及成形所需挤压力由材料与挤压轮间的摩擦力来形成。

说明书附图2所示的结构为一次成形三层金属的设备结构图。其成形流程是：芯线经清洗、除氧化皮及必要的加热后，由挤压靴的中心孔进入模腔，经芯材保护套(其作用是改变变形区长度，保护芯线不致断裂)，经表面处理后的材料1从挤压轮上的进料槽12在摩擦力的作用下进入模具a的模腔与芯材在压力下复合，复合变形区长度如图3的l′所示，经表面处理后的材料2从另一个挤压轮上的进料槽在摩擦力的作用下进入模具b的模腔与从模具a过来的与芯材复合后的材料1再复合，形成三层金属复合材料，然后从堵头的中心孔导出。

说明书附图8所示的结构与上述图2所示流程之不同点在于芯材从堵头中心孔进入模具a和模具b，依次与材料1、材料2复合后从挤压靴中心孔导出。

说明书附图9为一次成形复合五层材料(包括芯材)的成形模式图。这种装置与前述三层复合装置的不同之处为：上下两个挤压轮分别是双槽的，芯材从挤压靴的中心孔进入，位于四个进料槽的几何中心，四种材料经予处理后从挤压轮与挤压靴间的四个进料槽分别进入各自的模腔，芯材依次与材料1、材料2、材料3、材料4复合，复合后的材料从堵头的中心孔导出。

二，设备：说明书附图1、2、3是本发明的组成结构图，其主要由主传动部分和成形机架部分组成。主传动部分包括电机1、连轴器2、减速机3、齿轮箱4、连接轴5；成形机架部分，包括机架牌坊6、上横梁7、挤压轮9、堵头10、挤压靴14、挡板13、成形模具a17、成形模具b16、芯材保护套15。两个挤压轮安装在机架牌坊上，堵头、挤压靴与挤压轮动配合，堵头、挤压靴分别与挡板用螺栓连接，挡板用螺栓与机架牌坊连接，在挤压轮的轮缘上开有方形进料槽12、堵头10与方形槽动配合，迫使从进料槽进来的金属料向模具方向流动，成形模具a、b安装在堵头上，芯材保护套安装在挤压靴14的芯材进料口上，挤压轮由主传动部分带动旋转。

本发明与公知技术相比具有的优点：

1.利用连续旋转的挤压轮，进行一次性连续挤压在模腔中实现压力复合，克服了先进行坯料复合，再成形而变形不均匀的缺点。减少了工序、降低了成本。

2.便于布置多种材料的复合，通过调整金属的复合顺序，可以实现在两种难于复合材料之间设置过渡层，在两种复合界面之间起到改性作用，扩大了材料的复合范围。

3.可复合的原材料范围广，可以是杆料，也可以是小颗粒料，粉末料或可凝固结晶的溶体，还可以是非金属材料。

附图说明：

图1是本发明组成结构图。图中1是电机，2是连轴器，3是减速机，4是齿轮箱，5是连接轴，6是机架牌坊，7是上横梁，9是挤压轮，10是堵头，11是中心孔，12是进料槽，13是挡板。

图2是图1的A—A剖视图。其中14是挤压靴，15是芯线保护套，16是模具b，17是模具a。

图3是图2的D放大图。

图4是模具a的俯视图。

图5是图4的E—E剖视图。

图6是模具b的俯视图。

图7是图6的C—C剖视图。

图8是另一种进料方式的剖视图。

图9是五层复合模式图。

实施例一：

芯线为钢线，直径2mm，经酸洗除磷，加热至400C，从挤压靴中心孔进入材料1用Φ7mm的铝杆，材料2用Φ7mm铜杆，经酸洗后从挤压轮上6×6mm的进料槽依次进入模具a、b与芯线复合并形成冶金结合界面后，成品从堵头中心孔导出。

电机功率为40KW，挤压轮转速为24rpm，挤压轮直径170mm，挤压靴与挤压轮包角α为90度，复合变形区长度l′与模腔高度H之比为0.2，复合挤压应力为500至750MPa，三种材料复合后的成品为Φ5mm线材。

实施例二：

利用图9所示金属流动模式图，电机功率为80KW，挤压轮直径为Φ300mm，在每个挤压轮上开两个7×7mm的进料槽，挤压轮转速为20rpm，从挤压靴中心孔进Φ3mm的钢芯线；材料1为Φ8mm的铝杆，材料2为Φ8mm的6063铝合金杆，材料3为Φ8mm的电工铝，材料4为Φ8mm的紫铜。挤压靴与挤压轮包角α为90度，材料1、2、3、4在模具a、b、c、d中依次与芯线复合，在每个模具成形时l′与H之比为0.15，复合后的成品为Φ5.6mm的五层线材，从堵头中心孔导出。

Claims (4)

1.一种多层金属复合管棒线连续生产方法，包括以下步骤：

设置两个在其外圆周上各开有进料槽(12)的挤压轮(9)；

设置挤压靴(14)封住两个挤压轮(9)的进料槽的开口面；

设置堵头(10)迫使材料进入模腔；

从进料槽进入的材料，在旋转挤压轮的摩擦力作用下逐步进入模腔。

其特征在于：对于复合三层金属的管棒线的方法而言，所述模腔有前后两个，即芯材由挤压靴的中心孔进入模腔，材料(1)从挤压轮的进料槽(12)在摩擦力作用下进入模具a的模腔，与芯材在压力下复合，材料2从另一个挤压轮上的进料槽在摩擦力作用下进入模具b的模腔与从模具a的模腔过来的与芯材复合后的材料(1)再复合，形成三层金属复合棒，然后从堵头的中心孔导出；

对于一次成形五层材料的管棒线而言，芯材从挤压靴的中心孔进入，四种材料从挤压轮与挤压靴间的四个进料槽先后分别进入各自的模腔，芯材依次与材料1、材料2、材料3、材料4复合，复合后的棒材从堵头的中心孔导出。

2.一种用于实现上述权利要求1的方法的装置，包括主传动和成形机架两部分，主传动部份由电机(1)、连轴器(2)、减速机(3)、齿轮箱(4)、连接轴(5)组成，成型机架部份包括机架牌坊(6)、上横梁(7)、挤压轮(9)、堵头(10)、挡板(13)、挤压靴(14)以及成型模具等。两个挤压轮安装在机架牌坊上，堵头、挤压靴与挤压轮动配合，堵头、挤压靴分别与挡板用螺栓连接，挡板用螺栓与机架牌场连接，在挤压轮的轮缘上开进料槽，其特征在于：

1)设置芯材保护套(15)；

2)对于复合三层金属管棒线而言，设置二个模腔，一个由模具(17)和芯材保护套(15)组成，另一个由模具(17)和模具(16)组成；

3)对于复合五层金属管棒线而言，设置四个模腔；

4)在模具(17)与芯材保护套(15)之间设置一个复合变形区，长度为L’；

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：对芯材为钢线，材料1为铝杆，材料2为铜杆的复合装置，复合变形区长度L’与模腔高度H之比为0.2。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：对于芯材为钢线，材料1为铝杆，材料2为铝合金杆，材料3为电工铝，材料4为紫铜的复合装置，复合变形区长度L’与模腔高度之比为0.15。

Images