CN108262364B - 一种微细管挤压温度控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微细管挤压温度控制装置，包括管套，管套沿轴向设置有挤压通道，挤压通道由升温通道和降温通道组成，升温通道周侧的管套的套壁上设置有升温腔体，升温腔体内设置有螺旋管，螺旋管的两端均穿出升温腔体，螺旋管内穿设有电热丝，电热丝的两端均穿出螺旋管与电接头的金属芯连接，电接头固定在螺旋管的管口处，降温通道周侧的管套的套壁上设置有降温腔体，降温腔体内设置有冷却管，冷却管内通有冷却水，冷却管的进水口和出水口均穿出降温腔体。本发明结构简单、拆装便捷，实现升热挤压时升温和降温的微型化、一体化、自动化，通过升温和降温可以使微细管挤压顺畅，保证成品管材尺寸，减小内部及表面缺陷。

Description

一种微细管挤压温度控制装置

技术领域

本发明属于金属材料加工技术领域，具体涉及一种微细管挤压温度控制装置。

背景技术

金属微细管在航空航天管路、介入支架等高精密仪器装备中有着广泛的应用。一般而言，金属管材在挤压成型前的预加热是热挤压型材制备流程中非常关键的环节之一。在热挤压塑性成形期间，变形温度越高，材料的流变应力越小，其塑性成形性能越好，因此也就越容易制备获得高品质的挤压型材件。然而，如果当变形温度超过了工艺要求的温度时，会出现晶粒长大过快、过烧或者过热等冶金加工缺陷。与此同时，在金属管材热挤压过程中，挤压模具外表面的温度随着物料温度的升高而升高，最终导致模具材料表层硬度降低，易出现凹坑、变形等物理缺陷，造成挤压管材尺寸不均匀，减少了挤压模具的使用寿命。

为了提高金属挤压管材产品的成材率，防止物料在挤压过程中出现“闷车”现象，挤压机的温度控制装置合适与否显得尤为重要。为此，必须对管坯的加工成型温度在一定的误差范围内进行精确控制，利于材料的压延成型。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种微细管挤压温度控制装置。该微细管挤压温度控制装置结构简单、拆装便捷，实现热挤压的预升温和挤压后的模具降温的微型化、一体化、自动化，通过升温和降温可以使微细管挤压顺畅，保证微细管材的尺寸，减小微细管材的内部及表面缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种微细管挤压温度控制装置，其特征在于，包括管套，管套沿轴向设置有用于挤压管坯的挤压通道，所述挤压通道由相互连通的升温通道和降温通道组成，所述升温通道的直径大于降温通道的直径，所述升温通道周侧的管套的套壁上设置有升温腔体，所述升温腔体内设置有螺旋管，所述螺旋管的两端均穿出所述升温腔体，所述螺旋管内穿设有用于加热挤压管坯至热挤压温度的电热丝，所述电热丝的两端均穿出螺旋管与电接头的金属芯连接，所述电接头固定在所述螺旋管的管口处，所述降温通道周侧的管套的套壁上设置有降温腔体，所述降温腔体内设置有冷却管，所述冷却管内通有用于降低挤压后管坯温度的冷却水，所述冷却管的进水口和出水口均穿出所述降温腔体。

上述的一种微细管挤压温度控制装置，其特征在于，所述螺旋管通过第一限位堵头固定在升温腔体内，所述冷却管通过第二限位堵头固定在降温腔体内。

上述的一种微细管挤压温度控制装置，其特征在于，所述升温腔体内沿所述管套的径向从内到外设置有防热层和隔热层，所述防热层和隔热层均位于螺旋管的外侧。

上述的一种微细管挤压温度控制装置，其特征在于，所述防热层为耐火砖，所述隔热层为隔热棉或隔热垫。

上述的一种微细管挤压温度控制装置，其特征在于，所述冷却管缠绕在所述降温腔体内，所述冷却管的进水口和出水口均安装有用于连接循环冷却水管的接嘴，且所述冷却管的进水口和出水口均位于管套的端部。

上述的一种微细管挤压温度控制装置，其特征在于，所述电热丝为螺旋状镍铬合金丝，所述螺旋管为螺旋状的透明石英管。

上述的一种微细管挤压温度控制装置，其特征在于，所述管套为圆柱体台阶状结构。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明结构简单、拆装便捷，实现热挤压的预升温和挤压后的模具降温的微型化、一体化、自动化，通过升温和降温可以使微细管挤压顺畅，保证微细管材的尺寸，减小微细管材的内部及表面缺陷。

2、本发明在管套上设置升温区和降温区，升温区采用加热丝对挤压管坯进行预加热和保温处理，降温区采用冷却管通冷却水降低热挤压后管坯对模具的热影响，解决了现有热挤压工艺过程中由于预热后的挤压管坯使挤压模具温度升高，导致模具材料表层硬度降低，出现凹坑、变形等缺陷，从而使挤压后的管材尺寸不均匀的问题，而且也同时解决了挤压模具使用寿命低的问题。

下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明降温区的结构示意图。

图3是本发明套管的结构示意图。

附图标记说明：

1—管套； 1-1—升温腔体； 1-2—降温腔体；

1-3—升温通道； 1-4—降温通道； 2—冷却管；

3—防热层； 4—隔热层； 5—螺旋管；

6—电热丝； 7—电接头； 8—第一限位堵头；

9—第二限位堵头。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本发明包括管套1，管套1沿轴向设置有用于挤压管坯的挤压通道，所述挤压通道由相互连通的升温通道1-3和降温通道1-4组成，所述升温通道1-3的直径大于降温通道1-4的直径，所述升温通道1-3周侧的管套1的套壁上设置有升温腔体1-1，所述升温腔体1-1内设置有螺旋管5，所述螺旋管5的两端均穿出所述升温腔体1-1，所述螺旋管5内穿设有用于加热挤压管坯至热挤压温度的电热丝6，所述电热丝6的两端均穿出螺旋管5与电接头7的金属芯连接，所述电接头7固定在所述螺旋管5的管口处，所述降温通道1-4周侧的管套1的套壁上设置有降温腔体1-2，所述降温腔体1-2内设置有冷却管2，所述冷却管2内通有用于降低挤压后管坯温度的冷却水，所述冷却管2的进水口和出水口均穿出所述降温腔体1-2。

本实施例中，在管套1上设置了用于加热挤压管材的升温区和用于挤压管坯的降温区，尤其是降温区的冷却管内通入冷却水降低热挤压模具的温度，解决了现有热挤压工艺过程中由于预热后的挤压管坯使挤压模具温度升高，导致模具材料表层硬度降低，出现凹坑、变形等缺陷，从而使挤压后的管材尺寸不均匀的问题，而且也同时解决了挤压模具使用寿命低的问题。

本实施例中，所述升温腔体1-1和降温腔体1-2沿管套1径向的截面为圆环状，方便安装螺旋管5和冷却管2，而且圆柱状的腔体与挤压通道的厚度相同，在升温和降温过程中能够保持挤压管坯受热或受冷均匀，保证挤压管材的性能优良。

本实施例中，所述螺旋管5通过第一限位堵头8固定在升温腔体1-1内，所述冷却管2通过第二限位堵头9固定在降温腔体1-2内，第一限位堵头8的中部开设有可通过挤压管坯的中心孔，所述第二限位堵头9的中部开设有可通过热挤压后的管材的中心孔，采用第一限位堵头8和第二限位堵头9将升温腔体和降温腔体内的组件稳固固定，防止挤压管坯过程中影响升温和降温的效率。

本实施例中，所述升温腔体1-1内沿所述管套1的径向从内到外设置有防热层3和隔热层4，所述防热层3和隔热层4均位于螺旋管5的外侧，所述防热层3为圆筒状的耐火砖，所述隔热层4为圆筒状的隔热棉或隔热垫，防热层3和隔热层4的直径和高度与升温腔体1-1的尺寸相匹配，通过设置防热层3和隔热层4能够将电热丝6的热量大部分传递给位于升温通道1-3内的挤压管坯，热能得到最优的应用，而且能够防止与套管1外壁直接或接近连接的挤压设备的部件的热损坏。

本实施例中，所述冷却管2缠绕在所述降温腔体1-2内，能够通过控制冷却管2内冷却水的流量和温度来控制降温通道1-4内的管坯的温度，所述冷却管2的进水口和出水口均安装有用于连接循环冷却水管的接嘴10，且所述冷却管2的进水口和出水口均位于管套1的端部，该端部远离电热丝6，用于防止电热丝6产生的热量影响冷却水的温度，从而影响冷却效果。

本实施例中，所述电热丝6为螺旋状镍铬合金丝，镍铬合金丝具有较高的电阻率和耐热性，常用做电炉、电烙铁、电熨斗等的电热元件，通过控制螺旋状的电热丝的张弛度和电热丝的电阻率来控制升温效率，所述螺旋管5为螺旋状的透明石英管，石英管具有良好的导热性，能够将电热丝6的热量传递给升温通道1-3内的挤压管坯，而且石英管为透明管，电热丝6容易因为长时间的使用而损坏，采用透明的石英管方便观测电热丝6的工作状况，随时进行更换。

本实施例中，所述管套1为圆柱体台阶状结构，是因为由于管套1内的升温通道1-3的直径大于降温通道1-4的直径，则管套1升温段的直径大于管套1降温段的直径，这样就减轻了管套1的重量。如果将管套1降温段的直径设计成管套1升温段的直径，则会增加管套1的重量。

本实施例中，所述电热丝6为螺旋状镍铬合金丝，外径为Φ12mm，内径Φ10mm；所述螺旋管5的管口截面的直径为Φ16mm，螺旋成型后外径Φ82mm，内径Φ50mm，长度120mm；所述冷却管2的直径为Φ6mm，壁厚0.2mm，螺旋成型后外径Φ36mm，内径Φ24mm，长度120mm；防热层3和隔热层4的厚度分别为6mm。

采用本实施例的微细管挤压温度控制装置用于热挤压工艺的过程为：

挤压管坯材料为2024铝合金，坯料尺寸为外径18mm，壁厚0.6mm，挤压设备选用200T卧式挤压机，挤压管坯的内部穿有芯棒，将本实施例微细管挤压温度控制装置装配在200T卧式挤压机的挤压筒内，向电热丝6通电，将位于升温通道内的挤压管材的温度升高至420℃，保温时间设定为30min，升温保温的目的是为了保证物料整体的温度均一性良好；同时，将冷却区的温度设定为60℃，冷却管内通有流动的循环冷却水，因此升温过程和降温过程的控制方式微型化、自动化和一体化，操作简便，非常易于控制。尤其2024铝合金管坯在挤压过程中，通过控制电阻丝的功率对加热温度进行精确控制，耐火砖和隔热棉的作用主要是能够保证温度在挤压塑性变形过程中不会出现管套局部温升现象，挤压完毕后被送至到降温区冷却，得到成品挤压管，所述成品挤压管的外径为10mm，壁厚0.3mm，通过上述方法挤压出来的管材，经检验内、外表面没有物理冶金缺陷(凹坑和裂纹)，壁厚均匀，且尺寸精度和成品率较高，其中精度能够达到±0.02mm，成品率能达到80％。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种微细管挤压温度控制装置，其特征在于，包括管套(1)，所述管套(1)为圆柱体台阶状结构，管套(1)沿轴向设置有用于挤压管坯的挤压通道，所述挤压通道由相互连通的升温通道(1-3)和降温通道(1-4)组成，所述升温通道(1-3)的直径大于降温通道(1-4)的直径，所述升温通道(1-3)周侧的管套(1)的套壁上设置有升温腔体(1-1)，所述升温腔体(1-1)内设置有螺旋管(5)，所述螺旋管(5)的两端均穿出所述升温腔体(1-1)，所述螺旋管(5)内穿设有用于加热挤压管坯至热挤压温度的电热丝(6)，所述电热丝(6)的两端均穿出螺旋管(5)与电接头(7)的金属芯连接，所述电接头(7)固定在所述螺旋管(5)的管口处，所述降温通道(1-4)周侧的管套(1)的套壁上设置有降温腔体(1-2)，所述降温腔体(1-2)内设置有冷却管(2)，所述冷却管(2)内通有用于降低挤压后管坯温度的冷却水，所述冷却管(2)的进水口和出水口均穿出所述降温腔体(1-2)，升温腔体(1-1)和降温腔体(1-2)沿管套1径向的截面为圆环状；所述电热丝(6)为螺旋状，所述冷却管(2)为螺旋状；所述升温腔体(1-1)内沿所述管套(1)的径向从内到外设置有防热层(3)和隔热层(4)，所述防热层(3)和隔热层(4)均位于螺旋管(5)的外侧，防热层(3)和隔热层(4)的直径和高度均与升温腔体(1-1)的尺寸相匹配，所述防热层(3)为圆筒状的耐火砖，所述隔热层(4)为圆筒状的隔热棉或隔热垫。

2.根据权利要求1所述的一种微细管挤压温度控制装置，其特征在于，所述螺旋管(5)通过第一限位堵头(8)固定在升温腔体(1-1)内，所述冷却管(2)通过第二限位堵头(9)固定在降温腔体(1-2)内。

3.根据权利要求1或2所述的一种微细管挤压温度控制装置，其特征在于，所述冷却管(2)缠绕在所述降温腔体(1-2)内，所述冷却管(2)的进水口和出水口均安装有用于连接循环冷却水管的接嘴，且所述冷却管(2)的进水口和出水口均位于管套(1)的端部。

4.根据权利要求1或2所述的一种微细管挤压温度控制装置，其特征在于，所述电热丝(6)为螺旋状镍铬合金丝，所述螺旋管(5)为螺旋状的透明石英管。

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