CN114798791B - 一种金属基复合材料热挤压润滑剂更换装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于热挤压技术领域，特别涉及一种金属基复合材料热挤压润滑剂更换装置及方法。该装置包括框架、升降驱动机构、凸模、凹模、下模、玻璃润滑件及弹性套，其中框架的下部设置凹模，凹模的底部设置下模，下模的内壁上依次装入弹性套和玻璃润滑件，弹性套和玻璃润滑件均为漏斗形结构，且下端由下模的底部出料口伸出；框架的顶部设置升降驱动机构，升降驱动机构的输出端与凸模连接，凸模与凹模配合完成热挤压工艺后，通过将凸模与弹性套和玻璃润滑件连接，将弹性套和玻璃润滑件一同取出。本发明能进行润滑剂的快速更换，提高润滑效果和生产效率。

Description

一种金属基复合材料热挤压润滑剂更换装置及方法

技术领域

本发明属于热挤压技术领域，特别涉及一种金属基复合材料热挤压润滑剂更换装置及方法。

背景技术

挤压是在锻压加工的基础上发展起来的更为精密的加工方法，加工条件比锻压更为苛刻，尤其是变形量大的高度连续挤压对润滑剂有更高的要求。采用挤压润滑，可减少挤压材料与挤压模具之间的摩擦力，会使金属流动的不均匀性减轻，从而可以防止或减轻这种裂纹的产生，还可以使挤压压力大为降低。现有挤压过程的润滑，有两种方式，其中之一，采用人工用特殊工具沾取石墨等乳状润滑剂在挤压生产前涂覆在模具及挤压工件表面；另外一种是玻璃润滑。

热挤压是几种挤压工艺中最早采用的挤压成形技术，它是在热锻温度下借助于材料塑性好的特点，对金属进行各种挤压成形。热挤压主要用于制造普通等截面的长形件、型材、管材、棒材及各种机器零件等。热挤压不仅可以成形塑性好，强度相对较低的有色金属及其合金等，而且还可以成形强度较高的高碳、高合金钢，如结构用特殊、不锈钢、高速工具钢和耐热钢等。由于坯料必须加热至热锻温度进行挤压，常伴有较严重的氧化和脱碳等加热缺陷，影响了挤压件的尺寸精度和表面粗糙度。一般情况下，机器零件热挤压成形后，再采用切削等机械加工来提高零件的尺寸精度和表面质量。颗粒增强铝基复合材料的难加工性一直是制约其成本,并限制其广泛应用的一个关键因素。在热变形加工过程中,由于硬质增强相的加入,严重阻碍了基体的塑性流动,而且提高了变形抗力。若加工参数控制不当,很容易引起增强相颗粒在局部区域的分布不均匀,或产生界面脱粘、孔洞、裂纹等损伤。

颗粒增强铝基复合材料主要用来生产棒材、管材和板材，而热挤压是颗粒增强铝基复合材料材是生产中最主要的加工方式。由于颗粒增强铝基复合材料的挤压温度高、变形抗力大、容易粘模等原因，润滑是颗粒增强铝基复合材料热挤压成形的关键技术，采用合理的润滑方式可以降低挤压力，延长模具使用寿命，提高制品质量，降低挤压能耗。同时，颗粒增强铝基复合材料具有较强的热态化学活性，高温下可与周围介质中的氢、氧、氮、一氧化碳、二氧化碳及水蒸气化合，产生氧化皮、氢化物等，影响材料的使用性能。玻璃润滑是目前颗粒增强铝基复合材料等难挤压金属，比较先进的润滑方式之一，不仅其成本较低，能够提供良好的润滑作用，并且能够提供较好的绝热、抗氧化、减少吸氢量等防护效果，延长模具使用期限，提高挤压制品的性能、表面质量，降低挤压能耗。制备颗粒增强铝基复合材料热挤压用润滑剂的难点，在于除了要保证其在高温下具有良好的润滑效果，并且要有一定的附着力、高温流动性与隔热、防护效果。

目前,工业上应用的颗粒增强铝基复合材料热挤压用玻璃润滑剂并不能很好的适用于锆颗粒增强铝基复合材料，热挤压在加热至指定温度，在其表面以滚涂或喷涂的方式施加玻璃润滑剂，使用此方法很难将润滑剂均匀涂覆于坯料表面。此外，颗粒增强铝基复合材料，更容易与周围环境发生反应，要避免其吸氧、吸氢、吸氮等。因此，颗粒增强铝基复合材料热挤压需要一种同时满足润滑与热防护效果的材料，在坯料加热之前涂覆于坯料表面，防止坯料与周围气氛反应，这要求润滑材料具有良好的致密性与附着力，保证坯料在移动过程中润滑材料不发生脱落。因此，急需一种金属基复合材料热挤压润滑剂更换装置及方法，进行热润滑剂的快速更换，提高润滑效果及提高生产效率。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种金属基复合材料热挤压润滑剂更换装置及方法，以便进行润滑剂的快速更换，提高润滑效果和生产效率。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一实施例提供一种金属基复合材料热挤压润滑剂更换装置，包括框架、升降驱动机构、凸模、凹模、下模、玻璃润滑件及弹性套，其中框架的下部设置凹模，凹模的底部设置下模，下模的内壁上依次装入弹性套和玻璃润滑件，弹性套和玻璃润滑件均为漏斗形结构，且下端由下模的底部出料口伸出；

框架的顶部设置升降驱动机构，升降驱动机构的输出端与凸模连接，凸模与凹模配合完成热挤压工艺后，通过将凸模与弹性套和玻璃润滑件连接，将弹性套和玻璃润滑件一同取出。

在一种可能实现的方式中，所述凸模的下端端部设有过料头，过料头与所述凸模之间通过圆锥面过渡；过料头上沿径向设有贯穿孔；所述弹性套通过连接销与贯穿孔连接。

在一种可能实现的方式中，所述连接销与所述过料头上的贯穿孔锥面配合。

在一种可能实现的方式中，所述弹性套的下端侧壁对称设有两个通孔；所述连接销的两端分别与两个通孔连接。

在一种可能实现的方式中，所述弹性套的材质采用弹簧钢。

在一种可能实现的方式中，所述凹模的外侧由内到外依次设有加热瓦和隔热层。

在一种可能实现的方式中，所述凸模和所述凹模分别采用不同热膨胀系数的材料；在受热前，所述凸模和所述凹模之间留有间隙；当所述凹模的挤压腔内的挤压料受热变为熔融流体时，所述凸模与所述凹模密封接触。

在一种可能实现的方式中，所述下模的底部出料口上设有出料口保温盖。

在一种可能实现的方式中，所述升降驱动机构包括液压缸、导杆及连接组件，其中液压缸设置于所述框架上，液压缸的液压杆通过连接组件与所述凸模的上端连接，连接组件通过导杆与所述框架滑动连接；所述连接组件包括相互连接的上连接板和下连接板，上连接板和下连接板之间设有水冷装置，下连接板的底部设有石棉板。

本发明的另一实施例提供一种利用所述的金属基复合材料热挤压润滑剂更换装置进行润滑剂更换的方法，所述方法包括以下几个步骤：

1)升降驱动机构驱动凸模下移至与凹模接触，凸模、凹模、下模及出料口保温盖形成挤压空间，挤压空间内装有挤压料；此时凸模和凹模之间留有间隙，使内部气体溢出；

2)加热瓦完成对挤压料的加热，挤压料由粉末固态变为熔融流体，此时凸模和凹模之间变为密封接触；

3)拆卸出料口保温盖；

4)凸模下移对挤压料进行挤压，挤压料经过下模的底部出料口成型而出，此过程中玻璃润滑件起到润滑作用；

5)完成挤压料的全部热挤压成型后，凸模的下端落入下模内，且过料头由下模的底部出料口探出；将连接销穿过弹性套上的两个通孔及过料头上的贯穿孔，完成弹性套、玻璃润滑件及凸模的连接；

6)凸模上移，凸模携带弹性套和玻璃润滑件脱离下模，直至由凹模中取出；

7)拆卸连接销，并分离使用过的玻璃润滑件和弹性套；在弹性套内装入新的玻璃润滑件。

与现有技术相比，本发明的优点及有益技术效果如下：

1.本发明通过在玻璃润滑件的外侧设置弹性套，弹性套与凸模连接和拆卸方便，通过凸模能快速取出玻璃润滑件，更换玻璃润滑剂效率高，提高产能。

2.本发明在热挤压过程中，采用玻璃润滑件一次热挤压一换的方式，提高润滑效果。

3.本发明采用一次性的固体润滑剂，被挤出金属的表面光洁度和尺寸稳定性都得到大大的提高。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明一种金属基复合材料热挤压润滑剂更换装置的结构示意图；

图2为图1中Ⅰ处放大图；

图3为图1中Ⅱ处放大图；

图4为本发明中润滑剂及弹性套的装配图；

图5为本发明一种金属基复合材料热挤压润滑剂更换装置的轴测图；

图6为本发明一种金属基复合材料热挤压润滑剂更换装置的工作状态示意图之一；

图7为本发明一种金属基复合材料热挤压润滑剂更换装置的工作状态示意图之二；

图8为图7中Ⅲ处放大图；

图中：1为框架，2为液压缸，3为液压杆，4为导杆，5为上连接板，6为水冷装置，7为下连接板，8为石棉板，9为凸模，901为过料头，902为圆锥面，903为贯穿孔，10为凹模，11为加热瓦，12为隔热层，13为下模，14为挤压腔，15为出料口保温盖，16为玻璃润滑件，17为弹性套，18为通孔，19为连接销。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种金属基复合材料热挤压润滑剂更换装置，更换润滑剂效率高，提高产能。参见图1至图5所示，该金属基复合材料热挤压润滑剂更换装置，包括框架1、升降驱动机构、凸模9、凹模10、下模13、玻璃润滑件16及弹性套17，其中框架1的下部设置凹模10，凹模10的底部设置下模13，下模13的内壁上依次装入弹性套17和玻璃润滑件16，弹性套17和玻璃润滑件16均为漏斗形结构，且下端由下模13的底部出料口伸出；框架1的顶部设置升降驱动机构，升降驱动机构的输出端与凸模9连接，凸模9与凹模10配合完成热挤压工艺后，通过将凸模9与弹性套17和玻璃润滑件16连接，将弹性套17和玻璃润滑件16一同取出。

参见图3所示，本发明的实施例中，凸模9的下端端部设有圆柱形的过料头901，过料头901与凸模9之间通过圆锥面902过渡；进一步地，过料头901上沿径向设有贯穿孔903，贯穿孔903通过连接销19与弹性套17上的两个通孔18连接，参见图8所示。

进一步地，连接销19与过料头901上的贯穿孔903锥面配合，以便提高连接稳定性。

参见图4所示，本发明的实施例中，弹性套17的下端侧壁对称设有两个通孔18；连接销19的两端分别与两个通孔18连接；具体地，弹性套17的材质采用弹簧钢。

参见图1所示，本发明的实施例中，凹模10的外侧由内到外依次设有加热瓦11和隔热层12。

本发明的实施例中，凸模9和凹模10分别采用不同热膨胀系数的材料；在受热前，凸模9和凹模10之间留有间隙，便于内部气体溢出；当凹模10的挤压腔14内的挤压料受热变为熔融流体时，凸模9与凹模10密封接触。

进一步地，参见图2所示，下模13的底部出料口上设有出料口保温盖15，出料口保温盖15用于堵住玻璃润滑件16和弹性套17的下出口。出料口保温盖15、凹模10和下模13均为高温模具钢所制造。加热瓦11可以对挤压腔14内含有的挤压料进行加热，隔热层12用于对挤压腔14内含有的加压料进行隔热。下模13的内凹部分依次装有弹性套17和玻璃润滑件16。

参见图1所示，本发明的实施例中，升降驱动机构包括液压缸2、导杆4及连接组件，其中液压缸2设置于框架1上，液压缸2的液压杆3通过连接组件与凸模9的上端连接，连接组件通过导杆4与框架1滑动连接。

具体地，连接组件包括相互连接的上连接板5和下连接板7，上连接板5和下连接板7之间设有水冷装置6，下连接板7的底部设有石棉板8。水冷装置6用于冷却，石棉板8用于隔热，使液压缸2与高温区隔离，以便提高液压缸2的使用寿命。

本发明的实施例中，玻璃润滑件16的外形为漏斗形状。优选的制备方法，采用750℃的玻璃粉制备出玻璃垫。具体是依次将混有水玻璃的玻璃粉填充于玻璃垫固化模具中，在40～70℃环境下干燥固化，制备出适用于坯料温度为900℃、模具温度为450℃的热挤压工艺的连续润滑用玻璃垫。挤压料为金属基复合材料，优选陶瓷颗粒增强铝基复合材料。

在上述实施例的基础上，本发明的又一实施例提供一种利用上述任一实施例中的金属基复合材料热挤压润滑剂更换装置进行润滑剂更换的方法，该方法包括以下几个步骤：

1)升降驱动机构驱动凸模9下移至与凹模10接触，凸模9、凹模10、下模13及出料口保温盖15形成挤压空间，挤压空间内装有挤压料；此时凸模9和凹模10之间留有间隙，使内部气体溢出，参见图6所示；

2)加热瓦11完成对挤压料的加热，挤压料由粉末固态变为熔融流体，此时凸模9和凹模10之间变为密封接触；

3)拆卸出料口保温盖15；

4)凸模9下移对挤压料进行挤压，挤压料经过下模13的底部出料口成型而出，此过程中玻璃润滑件16起到润滑作用；

5)完成挤压料的全部热挤压成型后，凸模9的下端落入下模13内，且过料头901由下模13的底部出料口探出；将连接销19穿过弹性套17上的两个通孔18及过料头901上的贯穿孔903，完成弹性套17、玻璃润滑件16及凸模9的连接，参见图7、图8所示；

6)凸模9上移，凸模9携带弹性套17和玻璃润滑件16脱离下模13，直至由凹模10中取出；

7)拆卸连接销19，并分离使用过的玻璃润滑件16和弹性套17；在弹性套17内装入新的玻璃润滑件16。

将重新组装的玻璃润滑件16和弹性套17再次装入下模13的凹槽内，进行下一次的挤压成型。这种玻璃润滑件16采用一次一换的方式，提高润滑效果，且玻璃润滑件16使被挤出成型金属的表面光洁度和尺寸稳定性都大大提高，提高了生产效率。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种金属基复合材料热挤压润滑剂更换装置，其特征在于，包括框架(1)、升降驱动机构、凸模(9)、凹模(10)、下模(13)、玻璃润滑件(16)及弹性套(17)，其中框架(1)的下部设置凹模(10)，凹模(10)的底部设置下模(13)，下模(13)的内壁上依次装入弹性套(17)和玻璃润滑件(16)，弹性套(17)和玻璃润滑件(16)均为漏斗形结构，且下端由下模(13)的底部出料口伸出；

框架(1)的顶部设置升降驱动机构，升降驱动机构的输出端与凸模(9)连接，凸模(9)与凹模(10)配合完成热挤压工艺后，通过将凸模(9)与弹性套(17)和玻璃润滑件(16)连接，将弹性套(17)和玻璃润滑件(16)一同取出。

2.根据权利要求1所述的金属基复合材料热挤压润滑剂更换装置，其特征在于，所述凸模(9)的下端端部设有过料头(901)，过料头(901)与所述凸模(9)之间通过圆锥面(902)过渡；过料头(901)上沿径向设有贯穿孔(903)；所述弹性套(17)通过连接销(19)与贯穿孔(903)连接。

3.根据权利要求2所述的金属基复合材料热挤压润滑剂更换装置，其特征在于，所述连接销(19)与所述过料头(901)上的贯穿孔(903)锥面配合。

4.根据权利要求2所述的金属基复合材料热挤压润滑剂更换装置，其特征在于，所述弹性套(17)的下端侧壁对称设有两个通孔(18)；所述连接销(19)的两端分别与两个通孔(18)连接。

5.根据权利要求4所述的金属基复合材料热挤压润滑剂更换装置，其特征在于，所述弹性套(17)的材质采用弹簧钢。

6.根据权利要求2所述的金属基复合材料热挤压润滑剂更换装置，其特征在于，所述凹模(10)的外侧由内到外依次设有加热瓦(11)和隔热层(12)。

7.根据权利要求6所述的金属基复合材料热挤压润滑剂更换装置，其特征在于，所述凸模(9)和所述凹模(10)分别采用不同热膨胀系数的材料；在受热前，所述凸模(9)和所述凹模(10)之间留有间隙；当所述凹模(10)的挤压腔(14)内的挤压料受热变为熔融流体时，所述凸模(9)与所述凹模(10)密封接触。

8.根据权利要求2所述的金属基复合材料热挤压润滑剂更换装置，其特征在于，所述下模(13)的底部出料口上设有出料口保温盖(15)。

9.根据权利要求2所述的金属基复合材料热挤压润滑剂更换装置，其特征在于，所述升降驱动机构包括液压缸(2)、导杆(4)及连接组件，其中液压缸(2)设置于所述框架(1)上，液压缸(2)的液压杆(3)通过连接组件与所述凸模(9)的上端连接，连接组件通过导杆(4)与所述框架(1)滑动连接；所述连接组件包括相互连接的上连接板(5)和下连接板(7)，上连接板(5)和下连接板(7)之间设有水冷装置(6)，下连接板(7)的底部设有石棉板(8)。

10.一种利用权利要求2-9任一项所述的金属基复合材料热挤压润滑剂更换装置进行润滑剂更换的方法，其特征在于，所述方法包括以下几个步骤：

1)将出料口保温盖(15)设置于下模(13)的底部出料口上，升降驱动机构驱动凸模(9)下移至与凹模(10)接触，凸模(9)、凹模(10)、下模(13)及出料口保温盖(15)形成挤压空间，挤压空间内装有挤压料；此时凸模(9)和凹模(10)之间留有间隙，使内部气体溢出；

2)加热瓦(11)完成对挤压料的加热，挤压料由粉末固态变为熔融流体，此时凸模(9)和凹模(10)之间变为密封接触；

3)拆卸出料口保温盖(15)；

4)凸模(9)下移对挤压料进行挤压，挤压料经过下模(13)的底部出料口成型而出，此过程中玻璃润滑件(16)起到润滑作用；

5)完成挤压料的全部热挤压成型后，凸模(9)的下端落入下模(13)内，且过料头(901)由下模(13)的底部出料口探出；将连接销(19)穿过弹性套(17)上的两个通孔(18)及过料头(901)上的贯穿孔(903)，完成弹性套(17)、玻璃润滑件(16)及凸模(9)的连接；

6)凸模(9)上移，凸模(9)携带弹性套(17)和玻璃润滑件(16)脱离下模(13)，直至由凹模(10)中取出；

7)拆卸连接销(19)，并分离使用过的玻璃润滑件(16)和弹性套(17)；在弹性套(17)内装入新的玻璃润滑件(16)。