CN116099897A - 一种无氧无缝铜管的连续挤压系统及其挤压工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无氧无缝铜管加工技术领域，尤其涉及一种无氧无缝铜管的连续挤压系统及其挤压工艺，通过无氧无缝铜管的连续挤压系统进行加工，包括以下步骤：步骤1、将两根铜杆坯料分别通过挤压轮推入成型模具，形成无缝的铜管；步骤2、将成型模具输出的铜管立即穿过冷却机构进行冷却，冷却后的铜管输送至缩径机构；步骤3、铜管经过缩径机构进行缩径处理，得到目标管径的无氧无缝铜管；步骤4、将目标管径的无氧无缝铜管进行切断和退火处理，得到无氧无缝铜管成品，通过该挤压工艺，可以连续的生产出无氧无缝铜管，得到初始铜管后，不需要进行急冷处理，使得铜管的力学性能不会下降，冷却后的铜管其温度为210‑260℃，便于后续拉拔操作的进行。

Description

一种无氧无缝铜管的连续挤压系统及其挤压工艺

技术领域

本发明涉及无氧无缝铜管加工技术领域，尤其涉及一种无氧无缝铜管的连续挤压系统及其挤压工艺。

背景技术

目前，空调设备机组之间通过金属连接管作为空调管来传递制冷剂，无氧无缝铜管具备坚固、耐腐蚀的特性，而成为空调制冷管的首选。

现有工艺制备无氧无缝铜管时，一般采用拉拔铜管的方式制备无氧无缝铜管，具体制备方法如下：首先，挤压铜制的坯料来得到铜挤压原料管，然后对原料管进行急速冷却，避免铜管发生氧化，在将该挤压原料管切断为预定长度后，进行基于模具和芯棒的一道次或者二道次以上的拉拔加工，而得到预定形状(外径、内径、壁厚)的铜管。

目前，工业生产中无缝铜管的挤压变形采用的模具，包括单向挤压通道和双向挤压通道：单向挤压通道每道次挤压出的无缝铜管，晶粒细化效果较差，需反复通过多道次挤压，才能使晶粒得到一定细化，晶粒细化程度不够时，铜管不够致密，铜管的耐腐蚀性能会下降，但是多道次挤压会影响铜管的加工效率；双向挤压通道挤压出的无缝铜管，其两股物料在成型腔内相互挤压，能够有效的使其晶粒细化，提高铜管的质量，但是采用双向挤压通道的成型模具时，两根铜杆坯料的直径一般存在差异，导致成型腔内的局部温度和压力存在一定的差异，由于挤压轮的功率恒定，当铜杆坯料直径较小时，经过挤压轮和挤压轮槽的相互作用下，原料进入混合腔后，温度会相对较高，又由于铜杆坯料直径小时，单位时间内进入混合腔的物料相对较少，导致其压力相对较低，最终导致铜管质地不够均一，影响铜管的耐腐蚀性能。另一方面，原料管进行急速冷却后，其晶粒会发生一定程度的松散，影响铜管的耐腐蚀性能，必要时需要进行热处理，以改善其力学性能，需要额外消耗一定的能源。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种无氧无缝铜管的连续挤压系统及其挤压工艺。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种无氧无缝铜管的连续挤压系统，包括成型模具、缩径机构、牵引机构和冷却机构，所述成型模具输出的铜管穿过冷却机构进行冷却，冷却后的铜管经过牵引机构输送至缩径机构进行缩径，所述成型模具包括模腔底座、腔体本体、模具垫块、模具底座、模具块、模芯和模芯套，所述模腔底座和腔体本体之间固定连接，所述挤压轮槽位于腔体本体的端面，所述模腔底座上设置有容纳模具垫块的第一凹槽，所述腔体本体上设置有容纳模具底座的第二凹槽，所述模具底座与模具垫块之间固定连接，所述模具底座上设置有容纳模具块的第三凹槽，所述腔体本体上设置有相互对应的第三流体通道，所述模具块上设置有与第三流体通道相连通的混合腔，所述腔体本体上还安装有模芯，所述模芯的端部延伸至模腔底座的外侧，所述模腔底座上还安装有模芯套，所述模芯套套设在模芯的外侧，模芯套和模芯之间形成与混合腔连通的成型腔。

优选的，所述成型模具的模具块上设置有调节机构，所述模具块的内壁上设置有两个相互对应的第一流体通道，所述模具块上还设置有与第一流体通道连通的第二流体通道，所述第一流体通道上均安装有活塞，所述第一流体通道的内壁上安装有与活塞相适配的耐高温密封圈，所述第一流体通道和第二流体通道内填充有铝块，当活塞处于初始状态时，活塞的端面与模具块的内壁相齐平。

优选的，所述活塞的末端设置有用于供铝液进入的卡槽。

优选的，所述模具块上设置有与第二流体通道连通的进料口，所述进料口上安装有盖板，所述第二流体通道内壁的上端设置有凹陷部。

优选的，所述模芯的端部通过螺纹与腔体本体相连接，所述腔体本体上设置有与模芯连接的连接块，所述模芯上开设有贯穿模芯的第一气体通道，所述连接块上开设有与第一气体通道连通的第二气体通道，所述连接块的端部设置有与第二气体通道连通的气嘴。

优选的，所述冷却机构包括夹套，所述夹套的下端设置有冷却水进水口，所述夹套的上端设置有冷却水出水口，所述夹套上还安装有均匀分布的进气管，所述进气管的出口端延伸至夹套的内部，且进气管的外壁与夹套之间密封连接。

优选的，所述夹套的内壁上设置有均匀分布的导热环。

优选的，一种无氧无缝铜管的连续挤压工艺，采用上述的无氧无缝铜管的连续挤压系统，包括以下步骤：

步骤1、将两根铜杆坯料分别通过挤压轮推入成型模具，铜杆坯料在挤压轮和挤压轮槽的相互作用下，通过摩擦产生高温，达到铜的塑型变形温度，两股铜料通过第三流体通道进入成型模具的内部，并在模具块内的混合腔内进行混合，最后在挤压力的作用下，通过模芯成型，形成无缝的铜管，并从成型模具中输出；

步骤2、将成型模具输出的铜管立即穿过冷却机构进行冷却，冷却机构中持续向铜管外壁喷出惰性气体，避免铜管发生氧化，冷却后的铜管经过牵引机构输送至缩径机构；

步骤3、铜管经过缩径机构进行缩径处理，得到目标管径的无氧无缝铜管；

步骤4、将目标管径的无氧无缝铜管进行切断和退火处理，得到无氧无缝铜管成品。

优选的，所述步骤2中，冷却机构出口处铜管的温度为210-260℃，所述惰性气体为氮气。

优选的，所述步骤4中，退火处理操作步骤中，温度为340-380℃。

本发明的有益效果是：

1、通过该连续挤压工艺，可以连续的生产出无氧无缝铜管，挤压铜制的坯料得到初始铜管后，不需要进行急冷处理，使得铜管的力学性能不会下降，另一方面，冷却后的铜管其温度为210-260℃，便于后续拉拔操作的进行。

2、该连续挤压系统中，其成型模具中设置有调节机构，当软化后的铜原料进入混合腔后，混合腔内压力较高一端的原料会挤压活塞，活塞通过铝液挤压另一个活塞，从而造成一个活塞收缩至第一流体通道，另一个活塞的端部延伸至混合腔，使得混合腔内的压力相对平衡，且第一流体通道和第二流体通道内部填充有铝液，通过铝液能够有效提高原料之间的热交换性能，便于提高原料之间温度的均一性，最终使得制备的初始铜管质地均一，耐腐蚀性能好。

3、该连续挤压系统中，其冷却机构中设置有多个进气管，通过进气管向夹套与铜管之间吹入惰性气体，避免铜管外壁在高温下发生氧化，导热环能够提高铜管与夹套之间的换热效率，使得铜管能够顺利的降温，另外，模芯和连接块之间设置有第一气体通道和第二气体通道，通过第一气体通道和第二气体通道输入惰性气体，能够使得铜管内部处于一个无氧环境，避免铜管的内壁被氧化，保证铜管的品质不受不良影响。

附图说明

图1为本发明提出的一种无氧无缝铜管的连续挤压系统的结构示意图；

图2为本发明提出的一种无氧无缝铜管的连续挤压系统中成型模具的立体结构示意图；

图3为本发明提出的一种无氧无缝铜管的连续挤压系统中成型模具的侧视的结构示意图；

图4为本发明提出的一种无氧无缝铜管的连续挤压系统的成型模具的剖视结构示意图；

图5为本发明提出的一种无氧无缝铜管的连续挤压系统的中模具块的主剖结构示意图；

图6为本发明提出的一种无氧无缝铜管的连续挤压系统的中模具块的侧剖结构示意图；

图7为本发明提出的一种无氧无缝铜管的连续挤压系统的模具块的侧剖结构示意图；

图8为本发明提出的一种无氧无缝铜管的连续挤压系统的冷却机构的剖视结构示意图。

图中：1成型模具、2缩径机构、3牵引机构、4冷却机构、5铜管；

101模腔底座、102腔体本体、103模具垫块、104模具底座、105模具块、106模芯、107模芯套、108连接块、109第一流体通道、110第二流体通道、111活塞、112盖板、113凹陷部、114耐高温密封圈、115模腔、116第一气体通道、117第二气体通道、118第三流体通道、119挤压轮槽；

41夹套、42冷却水进水口、43冷却水出水口、44进气管、45导热环。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-8，一种无氧无缝铜管的连续挤压系统，包括成型模具1、缩径机构2、牵引机构3和冷却机构4，所述成型模具1输出的铜管5穿过冷却机构4进行冷却，冷却后的铜管5经过牵引机构3输送至缩径机构2进行缩径。

所述成型模具1包括模腔底座101、腔体本体102、模具垫块103、模具底座104、模具块105、模芯106和模芯套107，所述模腔底座101和腔体本体102之间固定连接，所述挤压轮槽119位于腔体本体102的端面，所述模腔底座101上设置有容纳模具垫块103的第一凹槽，所述腔体本体102上设置有容纳模具底座104的第二凹槽，所述模具底座104与模具垫块103之间固定连接，所述模具底座104上设置有容纳模具块105的第三凹槽，所述腔体本体102上设置有相互对应的第三流体通道118，所述模具块105上设置有与第三流体通道118相连通的混合腔，所述腔体本体102上还安装有模芯106，所述模芯106的端部延伸至模腔底座101的外侧，所述模腔底座101上还安装有模芯套107，所述模芯套107套设在模芯106的外侧，模芯套107和模芯106之间形成与混合腔连通的成型腔。

所述成型模具1的模具块105上设置有调节机构，所述模具块105的内壁上设置有两个相互对应的第一流体通道109，所述模具块105上还设置有与第一流体通道109连通的第二流体通道110，所述第一流体通道109上均安装有活塞111，所述第一流体通道109的内壁上安装有与活塞111相适配的耐高温密封圈114，所述第一流体通道109和第二流体通道110内填充有铝块，当活塞111处于初始状态时，活塞111的端面与模具块105的内壁相齐平，模具使用时，成型腔内的温度能够达到600℃以上，此时铝会发生熔化，活塞111可以正常的移动。

所述活塞111的末端设置有用于供铝液进入的卡槽，当生产完毕后，装置冷却后，铝液发生凝固，此时活塞111的端部嵌入于铝块内部，避免拆除混料腔余料时活塞111发生脱落。

所述模具块105上设置有与第二流体通道110连通的进料口，所述进料口上安装有盖板112，所述第二流体通道110内壁的上端设置有凹陷部113，模具块105第一次使用前，通过进料口注入铝液，然后盖好盖板112，由于盖板112与铝之间一般会存在空隙，当铝熔化后，盖板112附近空隙处产生的气泡会存储在凹陷部113处，使得铝液能够正常的进行换热。

所述模芯106的端部通过螺纹与腔体本体102相连接，所述腔体本体102上设置有与模芯106连接的连接块108，所述模芯106上开设有贯穿模芯106的第一气体通道116，所述连接块108上开设有与第一气体通道116连通的第二气体通道117，所述连接块108的端部设置有与第二气体通道117连通的气嘴。

所述冷却机构4包括夹套41，所述夹套41的下端设置有冷却水进水口42，所述夹套41的上端设置有冷却水出水口43，所述夹套41上还安装有均匀分布的进气管44，所述进气管44的出口端延伸至夹套41的内部，且进气管44的外壁与夹套41之间密封连接。

所述夹套41的内壁上设置有均匀分布的导热环45，导热环45的内径大于铜管5的外径，即导热环45与铜管5之间存在间隙。

一种无氧无缝铜管的连续挤压工艺，采用上述的无氧无缝铜管的连续挤压系统，包括以下步骤：

步骤1、将两根铜杆坯料分别通过挤压轮推入成型模具1，铜杆坯料在挤压轮和挤压轮槽119的相互作用下，通过摩擦产生高温，达到铜的塑型变形温度，一般达到660℃左右，两股铜料通过第三流体通道118进入成型模具1的内部，并在模具块105内的混合腔内进行混合，最后在挤压力的作用下，通过模芯106成型，即原料经过模芯套107和模芯106的混合腔挤出，形成无缝的铜管5，并从成型模具1中输出；

步骤2、将成型模具1输出的铜管5立即穿过冷却机构4进行冷却，冷却机构4中持续向铜管5外壁喷出惰性气体，避免铜管5发生氧化，冷却后的铜管经过牵引机构3输送至缩径机构2；

步骤3、铜管5经过缩径机构2进行缩径处理，根据产品的需要，一般需要1-2次缩径处理，得到目标管径的无氧无缝铜管；

步骤4、将目标管径的无氧无缝铜管进行切断和退火处理，得到无氧无缝铜管成品。

所述步骤2中，冷却机构4出口处铜管5的温度为210-260℃，所述惰性气体为氮气。

所述步骤4中，退火处理操作步骤中，温度为340-380℃。

通过该连续挤压系统配合挤压工艺，可以连续的生产出无氧无缝铜管，挤压铜制的坯料得到初始铜管5后，不需要进行急冷处理，铜管冷却机构4进行缓慢冷却，同时避免铜管5发生氧化，使得铜管5的力学性能不会下降，另一方面，冷却后的铜管5其温度为210-260℃，便于后续拉拔操作的进行。

该连续挤压工艺中，其成型模具1中设置有调节机构，当软化后的铜原料进入混合腔后，混合腔内压力较高一端的原料会挤压活塞111，活塞111通过铝液挤压另一个活塞111，从而造成一个活塞111收缩至第一流体通道109，另一个活塞111的端部延伸至混合腔，使得混合腔内的压力相对平衡，且第一流体通道109和第二流体通道110内部填充有铝液，通过铝液能够有效提高原料之间的热交换性能，便于提高原料之间温度的均一性，最终使得制备的初始铜管质地均一，耐腐蚀性能好。

该连续挤压系统中，其冷却机构4中设置有多个进气管44，通过进气管44向夹套41与铜管5之间吹入惰性气体，避免铜管5外壁在高温下发生氧化，导热环45能够提高铜管与夹套41之间的换热效率，使得铜管5能够顺利的降温，另外，模芯106和连接块108之间设置有第一气体通道116和第二气体通道117，通过第一气体通道116和第二气体通道117输入惰性气体，能够使得铜管内部处于一个无氧环境，避免铜管的内壁被氧化，保证铜管的品质不受不良影响。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无氧无缝铜管的连续挤压系统，包括成型模具（1）、缩径机构（2）、牵引机构（3）和冷却机构（4），所述成型模具（1）输出的铜管（5）穿过冷却机构（4）进行冷却，冷却后的铜管（5）经过牵引机构（3）输送至缩径机构（2）进行缩径，其特征在于，所述成型模具（1）包括模腔底座（101）、腔体本体（102）、模具垫块（103）、模具底座（104）、模具块（105）、模芯（106）、模芯套（107）和挤压轮槽（119），所述模腔底座（101）和腔体本体（102）之间固定连接，所述挤压轮槽（119）位于腔体本体（102）的端面，所述模腔底座（101）上设置有容纳模具垫块（103）的第一凹槽，所述腔体本体（102）上设置有容纳模具底座（104）的第二凹槽，所述模具底座（104）与模具垫块（103）之间固定连接，所述模具底座（104）上设置有容纳模具块（105）的第三凹槽，所述腔体本体（102）上设置有相互对应的第三流体通道（118），所述模具块（105）上设置有与第三流体通道（118）相连通的混合腔，所述腔体本体（102）上还安装有模芯（106），所述模芯（106）的端部延伸至模腔底座（101）的外侧，所述模腔底座（101）上还安装有模芯套（107），所述模芯套（107）套设在模芯（106）的外侧，模芯套（107）和模芯（106）之间形成与混合腔连通的成型腔。

2.根据权利要求1所述的一种无氧无缝铜管的连续挤压系统，其特征在于，所述成型模具（1）的模具块（105）上设置有调节机构，所述模具块（105）的内壁上设置有两个相互对应的第一流体通道（109），所述模具块（105）上还设置有与第一流体通道（109）连通的第二流体通道（110），所述第一流体通道（109）上均安装有活塞（111），所述第一流体通道（109）的内壁上安装有与活塞（111）相适配的耐高温密封圈（114），所述第一流体通道（109）和第二流体通道（110）内填充有铝块，当活塞（111）处于初始状态时，活塞（111）的端面与模具块（105）的内壁相齐平。

3.根据权利要求2所述的一种无氧无缝铜管的连续挤压系统，其特征在于，所述活塞（111）的末端设置有用于供铝液进入的卡槽。

4.根据权利要求3所述的一种无氧无缝铜管的连续挤压系统，其特征在于，所述模具块（105）上设置有与第二流体通道（110）连通的进料口，所述进料口上安装有盖板（112），所述第二流体通道（110）内壁的上端设置有凹陷部（113）。

5.根据权利要求1所述的一种无氧无缝铜管的连续挤压系统，其特征在于，所述模芯（106）的端部通过螺纹与腔体本体（102）相连接，所述腔体本体（102）上设置有与模芯（106）连接的连接块（108），所述模芯（106）上开设有贯穿模芯（106）的第一气体通道（116），所述连接块（108）上开设有与第一气体通道（116）连通的第二气体通道（117），所述连接块（108）的端部设置有与第二气体通道（117）连通的气嘴。

6.根据权利要求5所述的一种无氧无缝铜管的连续挤压系统，其特征在于，所述冷却机构（4）包括夹套（41），所述夹套（41）的下端设置有冷却水进水口（42），所述夹套（41）的上端设置有冷却水出水口（43），所述夹套（41）上还安装有均匀分布的进气管（44），所述进气管（44）的出口端延伸至夹套（41）的内部，且进气管（44）的外壁与夹套（41）之间密封连接。

7.根据权利要求6所述的一种无氧无缝铜管的连续挤压系统，其特征在于，所述夹套（41）的内壁上设置有均匀分布的导热环（45）。

8.一种无氧无缝铜管的连续挤压工艺，其特征在于，采用如权利要求1-7任一所述的无氧无缝铜管的连续挤压系统，包括以下步骤：

步骤1、将两根铜杆坯料分别通过挤压轮推入成型模具（1），铜杆坯料在挤压轮和挤压轮槽（119）的相互作用下，通过摩擦产生高温，达到铜的塑型变形温度，两股铜料通过第三流体通道（118）进入成型模具（1）的内部，并在模具块（105）内的混合腔内进行混合，最后在挤压力的作用下，通过模芯（106）成型，形成无缝的铜管（5），并从成型模具（1）中输出；

步骤2、将成型模具（1）输出的铜管（5）立即穿过冷却机构（4）进行冷却，冷却机构（4）中持续向铜管（5）外壁喷出惰性气体，避免铜管（5）发生氧化，冷却后的铜管经过牵引机构（3）输送至缩径机构（2）；

步骤3、铜管（5）经过缩径机构（2）进行缩径处理，得到目标管径的无氧无缝铜管；

步骤4、将目标管径的无氧无缝铜管进行切断和退火处理，得到无氧无缝铜管成品。

9.根据权利要求8所述的一种无氧无缝铜管的连续挤压工艺，其特征在于，所述步骤2中，冷却机构（4）出口处铜管（5）的温度为210-260℃，所述惰性气体为氮气。

10.根据权利要求9所述的一种无氧无缝铜管的连续挤压工艺，其特征在于，所述步骤4中，退火处理操作步骤中，温度为340-380℃。

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