CN113426938B - 一种热锻压和挤压一体化连续成形设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热锻压和挤压一体化连续成形设备，包括成形设备主体，滑动装配在成形设备主体的上横梁上的上平台、安装在成形设备主体的下横梁上的下平台、压头、挤压模具、上锻压板及下锻压板；上平台由液压系统提供下压动力，压头上端设置压头底座，压头底座固定连接在上平台上，挤压模具固定连接在下平台上；上锻压板可拆卸地连接在压头下端，下锻压板可拆卸地连接在挤压模具上端；上平台和下平台上均设置控温加热区，从而实现上平台和下平台独立的温度设定和监控。本发明可实现高温热锻压‑挤压单独/连续成形。节约成本，工艺简单，可实现材料的一体化成形，保证材料的批次稳定性。

Description

一种热锻压和挤压一体化连续成形设备

技术领域

本发明属于热成形设备技术领域，尤其涉及一种热锻压和挤压一体化连续成形设备。

背景技术

热锻压是在金属再结晶温度以上进行的锻压。提高温度能改善金属材料的塑性，有利于提高工件的内在质量，使之不易开裂。

热挤压是将金属材料加热到热锻成形温度进行挤压，即在挤压前将坯料加热到金属的再结晶温度以上的某个温度下进行的挤压。

可以看出，热锻压和热挤压都是在金属的再结晶温度以上的某个温度进行热成形，均可以根据不同的模具来成形不同规格和不同形状的型材，从而实现型材的组织性能优化和成品的制备。目前市面上的热锻压设备和热挤压设备是独立工作的，工作效率低，成本高；并且热挤压设备大多数为卧式热挤压机，少量为立式热挤压机。另外，无论是热锻压还是热挤压，目前其锻压平台和挤压模具处都不能进行高温加热。

发明内容

本发明提供的一种热锻压和挤压一体化连续成形设备，可以将热锻压和立式热挤压集成在一台设备上，在一个空间内，方便更换模具，实现锻压和挤压的来回切换，设备利用率大大提高；同时，可精确控制加热平台的温度控制，实现不同温度区间范围内的锻、挤成形，也可实现锻-挤一体连续成形。

具体的，本发明提供一种热锻压和挤压一体化连续成形设备，包括成形设备主体，滑动装配在所述成形设备主体的上横梁上的上平台、安装在所述成形设备主体的下横梁上的下平台、压头、挤压模具、上锻压板及下锻压板；

所述上平台由液压系统提供下压动力，所述压头上端设置压头底座，所述压头底座固定连接在所述上平台上，所述挤压模具固定连接在所述下平台上；所述上锻压板可拆卸地连接在所述压头下端，所述下锻压板可拆卸地连接在所述挤压模具上端；

所述上平台和所述下平台上均设置控温加热区，从而实现所述上平台和所述下平台独立的温度设定和监控。

作为本发明的进一步说明，所述上锻压板两侧还固定设置有装配板，所述装配板上端连接有T型滑块，所述压头底座两侧均设置第一T型槽，所述T型滑块与所述第一T型槽之间滑动配合。

作为本发明的进一步说明，所述T型滑块和所述装配板上端均开设螺纹孔，所述T型滑块和所述装配板上端之间通过螺纹连接螺栓提供预紧力。

作为本发明的进一步说明，沿所述挤压模具外周均匀地设置有多个限位插座，所述限位插座上开设限位插孔，沿所述下锻压板下端面外缘周向均匀地设置多个限位插头，所述限位插头与所述限位插孔之间插接配合。

作为本发明的进一步说明，所述挤压模具中心设置阶梯型腔，所述阶梯型腔的上段内径大于其下段内径，所述下平台上设置有上下连通的挤出件通道，所述挤出件通道和所述阶梯型腔同轴设置，且所述阶梯型腔的下段内径略小于所述挤出件通道的内径。

作为本发明的进一步说明，所述阶梯型腔的上段和下段之间过渡段设置过渡斜面，在进行挤压操作时，所述阶梯型腔内的挤压坯料上端还放置有石墨挤压垫；所述石墨挤压垫为脆性材料，当所述石墨挤压垫被挤压至所述过渡斜面位置处，能够发生破碎。

作为本发明的进一步说明，所述上平台和所述下平台均包括加热平台、隔热平台、水冷板及支撑底座，上下方的所述加热平台分别用于安装所述压头和所述挤压模具并能对其进行精确控温加热，且所述加热平台能够提供的最高加热温度达到950℃；所述隔热平台置于所述加热平台和所述水冷板之间，所述水冷板置于所述支撑底座上。

作为本发明的进一步说明，所述加热平台上均设置多个独立控温加热区，每个所述独立控温加热区均设置有控温热电偶及加热元件，所述控温热电偶和所述加热元件均外接所述成形设备的PLC控制系统，从而实现各个控温加热区独立的温度设定、监视及控制。

作为本发明的进一步说明，所述隔热平台为承压隔热陶瓷平台，所述水冷板内置循环水冷管路。

作为本发明的进一步说明，所述加热平台上设置型槽，所述型槽内装配有第二T型槽，所述第二T型槽至所述支撑底座之间开设长螺纹孔，所述第二T型槽通过长螺钉与所述长螺纹孔螺纹连接实现位置固定。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明针对热锻压/挤压单独实现成本较高、工序复杂、平台加热温度低的问题，设计开发了一种热锻压和挤压一体化成形设备，可实现高温热锻压-挤压单独/连续成形。节约成本，工艺简单，可实现材料的一体化成形，保证材料的批次稳定性。

附图说明

图1为本发明提供的热锻压和挤压一体化连续成形设备主体立体结构示意图；

图2为本发明提供的热锻压和挤压一体化连续成形设备的主视结构示意图；

图3为图2中A处结构放大图；

图4为本发明提供的热锻压和挤压一体化连续成形设备的挤压模具俯视结构示意图；

图5为本发明提供的热锻压和挤压一体化连续成形设备的下锻压板仰视结构示意图；

图6为本发明提供的热锻压和挤压一体化连续成形设备的下平台局部剖视结构示意图；

图7为本发明提供的热锻压和挤压一体化连续成形设备的热挤压状态时的结构示意图；

图8为本发明提供的热挤压成形工艺过程示意图。

附图标记说明：

成形设备主体1、隔热板101、隔热门102、上横梁103、下横梁104、上平台2、下平台3、加热平台301、隔热平台302、水冷板303、支撑底座304、循环水冷管路305、长螺钉306、加热元件307、第二T型槽308、型槽309、挤出件通道310、压头底座4、第一T型槽401、压头5、挤压模具6、阶梯型腔601、过渡斜面6011、限位插座602、限位插孔603、石墨挤压垫7、挤压坯料8、上锻压板9、装配板901、下锻压板10、限位插头1001、T型滑块11、螺栓12。

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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将结合具体实施例对本发明的技术方案加以解释。

如图1-7所示，提供一种热锻压和挤压一体化连续成形设备，包括成形设备主体1，滑动装配在所述成形设备主体1的上横梁103上的上平台2、安装在所述成形设备主体1的下横梁104上的下平台3、压头5、挤压模具6、上锻压板9及下锻压板10；

所述上平台2由液压系统提供下压动力，所述压头5上端设置压头底座4，所述压头底座4固定连接在所述上平台2上，所述挤压模具6固定连接在所述下平台3上；所述上锻压板9可拆卸地连接在所述压头5下端，所述下锻压板10可拆卸地连接在所述挤压模具6上端；

所述上平台2和所述下平台3上均设置控温加热区，从而实现所述上平台2和所述下平台3独立的温度设定和监控。

上述提供的热锻压和挤压一体化连续成形设备，可以将热锻压和立式热挤压集成在一台设备上，在一个空间内，方便更换模具，实现锻压和挤压的来回切换，设备利用率大大提高；同时，可精确控制平台的温度控制，实现不同温度区间范围内的锻、挤成形，也可实现锻-挤一体连续成形。

在一种可实现的方式中，所述上锻压板9两侧还固定设置有装配板901，所述装配板901上端连接有T型滑块11，所述压头底座4两侧均设置第一T型槽401，所述T型滑块11与所述第一T型槽401之间滑动配合；进一步的，所述T型滑块11和所述装配板901上端均开设螺纹孔，所述T型滑块11和所述装配板901上端之间通过螺纹连接螺栓12提供预紧力。

上述提供的上锻压板9利用T型滑块11和第一T型槽401实现快拆式的连接方式，使得上锻压板9的拆卸和安装非常便捷快速。

更进一步的，沿所述挤压模具6外周均匀地设置有多个限位插座602，所述限位插座602上开设限位插孔603，沿所述下锻压板10下端面外缘周向均匀地设置多个限位插头1001，所述限位插头1001与所述限位插孔603之间插接配合。

上述下锻压板10利用限位插接结构实现与挤压模具6之间的装配形式，不仅方便下锻压板10快速拆卸和安装，同时还能保证下锻压板10在零部件热锻造过程中不会发生位置移动，保持其操作稳定性。

在一种可实现的方式中，所述挤压模具6中心设置阶梯型腔601，所述阶梯型腔601的上段内径大于其下段内径，所述下平台3上设置有上下连通的挤出件通道310，所述挤出件通道310和所述阶梯型腔601同轴设置，且所述阶梯型腔601的下段内径略小于所述挤出件通道310的内径，上述阶梯型腔601的设计，能够顺利实现待挤压坯料的阶梯变形。

在一种可实现的方式中，所述阶梯型腔601的上段和下段之间过渡段设置过渡斜面6011，在进行挤压操作时，所述阶梯型腔601内的挤压坯料8上端还放置有石墨挤压垫7；所述石墨挤压垫7为脆性材料，当所述石墨挤压垫7被挤压至所述过渡斜面6011位置处，能够发生破碎。

在使用上述热锻压和挤压一体化连续成形设备进行坯料的连续性热锻造和热挤压成型工艺时，首先将上平台2和所述下平台3连同上锻压板9及下锻压板10加热至预设的热锻造所需要的高温温度，并进行精确的温度控制，然后将已经预热完成的待成形坯料置于下锻压板10上，进行热锻压工艺，在热锻压工艺结束后，能够快速的将上锻压板9和下锻压板10拆除，然后将热锻压成形的待挤压坯料8置于挤压模具6内，并在其上放置预先准备好的石墨挤压垫7，利用压头5进行进行如图8所示的热挤压工艺过程，由于石墨挤压垫7的存在能够避免压头5和待挤压坯料直接接触造成的坯料损伤问题，同时又由于所选择的石墨挤压垫7为脆性材料，当石墨挤压垫7被挤压至所述过渡斜面6011位置处，能够发生破碎，因此在待挤压坯料被挤压至阶梯型腔601的下段后，石墨挤压垫7恰好破碎在过渡斜面6011位置处，且待石墨挤压垫7完全破碎后，待挤压坯料的下端能够从挤出件通道310顺利脱出，完成整个热挤压成形过程。

上述过程中，由于热锻压和热挤压过程间隙很短，且在同一台设备上进行，从而实现了锻-挤一体连续成形，保避免待成型坯料因为更换不同热成形设备造成的温差不可控使最终成形产品组织形态受损的问题。

在一种可实现的方式中，所述上平台2和所述下平台3均包括加热平台301、隔热平台302、水冷板303及支撑底座304，上下方的所述加热平台301分别用于安装所述压头5和所述挤压模具6并能对其进行精确控温加热，且所述加热平台301能够提供的最高加热温度达到950℃；所述隔热平台302置于所述加热平台301和所述水冷板303之间，所述水冷板303置于所述支撑底座304上。所述隔热平台302为承压隔热陶瓷平台，所述水冷板303内置循环水冷管路305。

所述加热平台301上均设置多个独立控温加热区，每个所述独立控温加热区均设置有控温热电偶及加热元件307，所述控温热电偶和所述加热元件307均外接所述成形设备的PLC控制系统，从而实现各个控温加热区独立的温度设定、监视及控制。

上述隔热平台302也是该设备的承力平台，为了防止在使用过程中整体承压隔热陶瓷平台的破裂，可以将承压隔热陶瓷平台设计为拼块结构，且其上、下平台部分设置为常温耐压强度达60MPa的高铝陶瓷材料组成，可保证设备在950℃高温下、压力120吨状态下长期工作。此外，拼块结构设计便于设备日后的维修。抗压能力强，抗压均匀，可延长平台的使用寿命。

上述水冷板303的设置，起着进一步隔热的作用，防止高温加热室内的热量传到床身及其它系统，影响其它系统的正常工作。

上述加热平台301及其独立控温加热区的设置，可实现独立的温度设定、监视及控制，通过此方式可有效的提高加热室内的炉温均匀性，使加热室内温度均匀性可控制在±5℃范围内。

所述加热平台301上设置型槽309，所述型槽309内装配有第二T型槽308，所述第二T型槽308至所述支撑底座304之间开设长螺纹孔，所述第二T型槽308通过长螺钉306与所述长螺纹孔螺纹连接实现位置固定。

上、下加热平台301上布置用于连接工装的第二T型槽308，第二T型槽308材料优选为耐热合金，保证高温下工装与平台的可靠连接。每根第二T型槽308通过长螺钉306与设备的水冷板下端支撑底座304连接，其中长螺钉306优选为耐热合金螺钉。

为防止加热平台在升温降温过程中由于膨胀产生的侧向力使平台发生水平移动破坏平台的定位精度，从而设计了以上结构形式的第二T型槽308，加热平台可在升温过程中发生位置移动，但由于第二T型槽308由高温合金拉紧螺钉固定在低温的水冷板下端的支撑底座304上，位置相对稳定，避免了多次升温降温后的金属平台水平移动不可控的问题。

还需要说明的是，本申请的上下加热平台301之间的热锻压和挤压空间采用两侧的隔热板101和隔热门102拼合成加热室，从而保证上下加热平台301产生的热量聚集在加热室内，保证热锻压和挤压过程均能在较为稳定的高温环境中进行。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种热锻压和挤压一体化连续成形设备，其特征在于：包括成形设备主体(1)，滑动装配在所述成形设备主体(1)的上横梁(103)上的上平台(2)、安装在所述成形设备主体(1)的下横梁(104)上的下平台(3)、压头(5)、挤压模具(6)、上锻压板(9)及下锻压板(10)；

所述上平台(2)由液压系统提供下压动力，所述压头(5)上端设置压头底座(4)，所述压头底座(4)固定连接在所述上平台(2)上，所述挤压模具(6)固定连接在所述下平台(3)上；所述上锻压板(9)可拆卸地连接在所述压头(5)下端，所述下锻压板(10)可拆卸地连接在所述挤压模具(6)上端；

所述上锻压板(9)两侧还固定设置有装配板(901)，所述装配板(901)上端连接有T型滑块(11)，所述压头底座(4)两侧均设置第一T型槽(401)，所述T型滑块(11)与所述第一T型槽(401)之间滑动配合；

沿所述挤压模具(6)外周均匀地设置有多个限位插座(602)，所述限位插座(602)上开设限位插孔(603)，沿所述下锻压板(10)下端面外缘周向均匀地设置多个限位插头(1001)，所述限位插头(1001)与所述限位插孔(603)之间插接配合；

所述上平台(2)和所述下平台(3)上均设置控温加热区，从而实现所述上平台(2)和所述下平台(3)独立的温度设定和监控。

2.根据权利要求1所述的热锻压和挤压一体化连续成形设备，其特征在于：所述T型滑块(11)和所述装配板(901)上端均开设螺纹孔，所述T型滑块(11)和所述装配板(901)上端之间通过螺纹连接螺栓(12)提供预紧力。

3.根据权利要求1所述的热锻压和挤压一体化连续成形设备，其特征在于：所述挤压模具(6)中心设置阶梯型腔(601)，所述阶梯型腔(601)的上段内径大于其下段内径，所述下平台(3)上设置有上下连通的挤出件通道(310)，所述挤出件通道(310)和所述阶梯型腔(601)同轴设置，且所述阶梯型腔(601)的下段内径略小于所述挤出件通道(310)的内径。

4.根据权利要求3所述的热锻压和挤压一体化连续成形设备，其特征在于：所述阶梯型腔(601)的上段和下段之间过渡段设置过渡斜面(6011)，在进行挤压操作时，所述阶梯型腔(601)内的挤压坯料(8)上端还放置有石墨挤压垫(7)；所述石墨挤压垫(7)为脆性材料，当所述石墨挤压垫(7)被挤压至所述过渡斜面(6011)位置处，能够发生破碎。

5.根据权利要求1所述的热锻压和挤压一体化连续成形设备，其特征在于：所述上平台(2)和所述下平台(3)均包括加热平台(301)、隔热平台(302)、水冷板(303)及支撑底座(304)，上下方的所述加热平台(301)分别用于安装所述压头(5)和所述挤压模具(6)并能对其进行精确控温加热，且所述加热平台(301)能够提供的最高加热温度达到950℃，所述隔热平台(302)置于所述加热平台(301)和所述水冷板(303)之间，所述水冷板(303)置于所述支撑底座(304)上。

6.根据权利要求5所述的热锻压和挤压一体化连续成形设备，其特征在于：所述加热平台(301)上均设置多个独立控温加热区，每个所述独立控温加热区均设置有控温热电偶及加热元件(307)，所述控温热电偶和所述加热元件(307)均外接所述成形设备的PLC控制系统，从而实现各个控温加热区独立的温度设定、监视及控制。

7.根据权利要求5所述的热锻压和挤压一体化连续成形设备，其特征在于：所述隔热平台(302)为承压隔热陶瓷平台，所述水冷板(303)内置循环水冷管路(305)。

8.根据权利要求5所述的热锻压和挤压一体化连续成形设备，其特征在于：所述加热平台(301)上设置型槽(309)，所述型槽(309)内装配有第二T型槽(308)，所述第二T型槽(308)至所述支撑底座(304)之间开设长螺纹孔，所述第二T型槽(308)通过长螺钉(306)与所述长螺纹孔螺纹连接实现位置固定。

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