CN211027569U - 一种铝材高温在线整形装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种铝材高温在线整形装置，其设于铝材挤压机的出料口处，包括承载辊和整形辊，所述整形辊设于承载辊的上方；所述整形辊设于垂直升降机构上，所述整形辊上设有高温辊压轮，相邻的高温辊压轮之间设有定位环，通过不同尺寸和数量的定位环控制相邻的高温辊压轮的间距。采用本实用新型，解决了现有设备强行矫正带来的局部应力集中问题，满足现代工业对大型挤压铝材和工业型材的尺寸要求。

Description

一种铝材高温在线整形装置

技术领域

本实用新型涉及一种铝材成型装置，尤其涉及一种铝材高温在线整形装置。

背景技术

随着有色金属铝加工技术的发展，生产厂家的大吨位挤压机越来越多，单元式幕墙和工业材的比重在增加，部分高端产品的装配使用对几何尺寸要求非常严格，甚至是用机械冷加工标准要求高温挤压成型的铝型材，模具设计的极限不断被突破，仅仅靠模具技术已经无法保证产品几何尺寸精度要求。

中国铝加工技术的发展迅速，快速成为世界第一铝加工大国，却不是铝加工强国，差距在于两方面，人均铝用量和高端铝制品与欧美发达国家相比还有一定的距离，在模具材料、设计、制造水平暂时无法满足生产过程控制要求的时候，需要通过另外的技术手段辅助提高产品的精度。目前行业内主要有以下几种类似的实现方案：

1、在出料口，检查到挤出型材面拱起，使用平整的石墨放在挤出产品上，借助于石墨及石墨上增加物的重量给予在制品一个压力，获得一个理想的平整度；

2、挤出型材经过在线冷却后，在冷床上降低温度到50℃以下，用拉伸调直机进行拉伸，拉伸的过程也是一个室温矫正的过程；

3、拉伸调直后，按客户订单要求锯切装框，质量检查将几何尺寸不合格的产品挑选出来，在时效前通过整形机械设备进行矫正，合格后才能进入时效工序，这也是一个室温矫正的过程。

4、时效之后的产品力学性能高，检查发现的几何尺寸不合格品，还可以通过整形机械设备进行矫正，难度比较大，也是纠正措施的一种，属于室温矫正的过程。

以上四种辅助成型方式分别具有以下缺点：

1、出料口的矫正方式，使用的是石墨。因为石墨是固定不动的，而在制品是保持一定的挤压速度移动，形成相对的摩擦，石墨与高温型材在制品的摩擦接触位置容易留下石墨痕迹，对后续的表面处理过程有影响，石墨压料仅限于结构简单的几何尺寸如平面不平的矫正，对于形状复杂的例如悬臂深的收口、开口、圆弧形的变形等问题无法矫正；

2、拉伸调直是能通过调整拉伸量，来减少型材的弯曲值、扭拧值，对几何尺寸的收口、开口只能微调，局限性大；

3、时效前通过整形机械设备进行矫正，是目前最有效的整形方式，挤压在制品经过在线淬火有一定的强度升高，整形矫正需要的力比较大，容易对型材表面造成擦划伤。部分产品因为整形时受力大，强行矫正，时效后还存在一个微量反弹问题，表现在时效后部分尺寸回调而出现不合格，也可以出现在深加工之后局部出现反弹变形。

4、时效后的整形，因为型材完成了热处理，达到了客户要求的强度，大部分合金和处理状态的力学性能高，使用整形机械设备矫正的力太大，只能对部分几何尺寸进行微调，不适宜进行大幅度的尺寸矫正。

实用新型内容

本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种铝材高温在线整形装置，可对挤压后的铝材马上进行尺寸定位和矫正，满足单元式幕墙和工业型材的尺寸精度和表面平整度要求。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种铝材高温在线整形装置，其设于铝材挤压机的出料口处，包括承载辊和整形辊，所述整形辊设于承载辊的上方；所述整形辊设于垂直升降机构上，所述整形辊上设有高温辊压轮，相邻的高温辊压轮之间设有定位环，通过不同尺寸和数量的定位环控制相邻的高温辊压轮的间距。

作为上述方案的改进，所述承载辊包括承载辊轴芯和套接于所述承载辊轴芯上的承载辊辊套。

作为上述方案的改进，所述承载辊辊套表面平整，或者设有与铝材底部形状适配的弧度。

作为上述方案的改进，所述承载辊辊套表面设有高温毡。

作为上述方案的改进，所述整形辊表面设有定位槽，所述高温辊压轮中央设有安装孔，所述安装孔中设有与定位槽适配的定位块。

作为上述方案的改进，所述垂直升降机构包括两根竖直设置的滑轨，所述滑轨之间设有滑块；所述整形辊通过轴承安装在所述滑块上；所述滑块中央连接有丝杠，所述丝杠安装在螺套上，所述丝杠的顶部固定设有旋转机构，通过所述旋转机构的旋转带动所述丝杠旋转，从而驱动所述滑块升降。

作为上述方案的改进，所述旋转机构为手动转盘或伺服电机。

作为上述方案的改进，还包括牵引机构，所述牵引机构具有牵引夹，能够夹持铝材的前端，将铝材牵引通过承载辊和整形辊。

相应地，本实用新型实施例还提供了一种铝材二次成型方法，包括以下步骤

S001、通过挤压机将铝材挤压成型；

S002、在挤压机的出料口布置如上文所述的铝材高温在线整形装置，在铝材挤出后马上进行二次整形。

作为上述方案的改进，所述二次整形，是指通过承载辊与高温辊压轮配合，调整铝材的水平平整度；通过若干高温辊压轮配合，调整铝材的竖向平面的垂直度、平整度和几何尺寸。

实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：

本实用新型采用二次成型的方式，在高温挤压出料口对铝材进行第二次成型，颠覆了现有铝材成型工艺“挤压成型，冷却后质检和校正”的思路，把握高温挤压出料口处铝材合金中的强化相处于固溶状态，内应力小、强度低的关键时机，对铝材进行第二次成型，几何尺寸的改变相对容易，也是对后继加工影响最小的方法，解决了强行矫正带来的局部应力集中问题，满足现代工业对大型挤压铝材和工业型材的尺寸要求。

本实用新型以从动轴承替代机械臂，为从动装置，借型材挤压出来的前进动力和牵引机构的拉力，通过整形辊上的高温辊压轮对铝材挤出后的几何尺寸进行定位矫正，减少了整形装置与型材的摩擦，也解决了整形过程中对型材表面的擦划伤问题。

附图说明

图1是本实用新型一种铝材高温在线整形装置的装配关系示意图；

图2是本实用新型一种铝材高温在线整形装置的结构示意图；

图3是本实用新型的整形辊的第二实施例的结构示意图；

图4是本实用新型的整形辊与高温辊压轮的装配示意图；

图5是本实用新型一种铝材高温在线整形装置的工作原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。仅此声明，本实用新型在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本实用新型的附图为基准，其并不是对本实用新型的具体限定。

如图1和图2所示，本实用新型具体实施例提供了一种铝材高温在线整形装置，其设于铝材挤压机8的出料口处，包括承载辊1和整形辊2，所述整形辊2设于承载辊1的上方；所述整形辊2设于垂直升降机构3上，所述整形辊2上设有高温辊压轮4，其利用耐高温纤维通过数控加工成特定的形状，满足对高温型材的精准定位要求，相邻的高温辊压轮4之间设有定位环5，通过不同尺寸和数量的定位环5控制相邻的高温辊压轮4的间距。所述高温辊压轮4为耐高温特种材料加工而成，具体形状由在制品的几何形状决定，常用为圆形、圆锥形和带一定弧度的哑铃形状。

其中，所述承载辊1包括承载辊轴芯11和套接于所述承载辊轴芯11上的承载辊辊套12。分体设计的承载辊1便于根据生产的铝材的形状，更换对应的承载辊辊套12。如处理的型材底面为平面，则使用表面平整的承载辊辊套；如果处理的型材底面为弧形，则更换具有与铝材底部形状适配的弧度的承载辊辊套，以便为型材提供足够的支撑。

优选地，所述承载辊辊套12表面设有高温毡，所述高温毡使用数控中心加工，其外形与对应的承载辊辊套12匹配。通过设置所述高温毡，可以有效增大与型材的接触支撑面积，防止出现压凹、变形的不合格品。而现有技术常用的传输辊筒为圆柱体，在生产带弧度的型材，经常出现因接触面小而支撑力不足而变形，这种瑕疵后继无法整形而报废。目前的高温挤压成型铝加工工艺，常用合金出料口温度为525-535℃，考虑到工艺温度波动对设备的影响，与高温型材接触的材料必须达到耐600℃以上的要求，石墨易在型材表面留下石墨痕，而且易断裂不耐用，我们首选使用耐高温纤维。耐高温纤维通常指安全使用温度在250℃以上的纤维。聚四氟乙烯纤维和某些芳香族聚酰胺纤维、聚酰亚胺纤维等可在250～500℃之间安全使用。能在500℃以上安全使用的纤维通常是无机纤维，如石棉纤维、玻璃纤维、金属纤维、氮佬硼纤维、陶瓷纤维等，经过与公司现有高温毡供应商沟通，开发出耐高温分别为500℃(凯芙拉牌)和600℃(星科牌)的高温毡，此次设备选用广东星科工业毡科技有限公司的600℃高温毡，该产品具备以下特点：1、在较长时间经受高温(600℃以上)尚能基本保持其原有的物理机械性能,高温下不软化、仍能维持一般力学性质尺寸稳定；2、大分子结构不易降解(长期使用温度在600℃以上)，具有良好的耐水解和耐化学药剂等性能，耐高温纤维的制备工艺大多采用溶液缩聚和溶液纺丝法，少数用熔融缩聚或界面缩聚。

结合图4，为了使整形辊2上的高温辊压轮4能够同步旋转，所述整形辊2表面设有定位槽21，所述高温辊压轮4中央设有安装孔41，所述安装孔41中设有与定位槽21适配的定位块42。在使用前，可以根据当前生产的铝材形状，调整高温辊压轮4的位置。如先在整形辊2上装上若干定位环5，以确定第一个高温辊压轮的起始位置；然后在整形辊2的端部装入第一个高温辊压轮，高温辊压轮4的定位块42置入定位槽21中，使高温辊压轮4与整形辊2相对固定，然后再装入若干定位环5，继而装入第二个高温辊压轮；重复以上步骤，直到所有的高温辊压轮均安装完成，最后通过螺母6将整形辊2末端锁定，整形辊2的调整即告完成。

结合图3，根据本实施例的整形辊的第二实施例，其设置数量为一个。设置单个整形辊2可以节省挤压机出料口之后的空间，满足不同厂房布局的需求。与设置多个整形辊2的差异在于，单个整形辊2不能利用多个整形辊2逐步修正铝材的形状和尺寸，适用于铝材的形状或尺寸需要较小改变的场景。

为了能够方便地调节整形辊2的高度，所述整形辊2设于垂直升降机构3上。所述垂直升降机构3包括两根竖直设置的滑轨31，所述滑轨31之间设有滑块32；所述滑块32能够沿滑轨31上下滑动。所述整形辊2通过轴承安装在所述滑块32上，所述轴承为耐高温轴承；所述滑块32中央连接有丝杠33，所述丝杠33安装在螺套34上，所述丝杠33的顶部固定设有旋转机构，通过所述旋转机构的旋转带动所述丝杠33旋转，从而驱动所述滑块32升降。作为旋转机构的第一种实施方式，所述旋转机构为手动转盘35，操作者通过手动旋转手动转盘35，利用手动转盘35带动丝杠33旋转，丝杠33随之相应上下运动，带动滑块32上下运动，从而最终调整整形辊2与承载辊1的相对位置。作为旋转机构的第二种实施方式，所述旋转机构为伺服电机。它的驱动原理与第一种类似。采用本实施方式，可以通过数控方式在线控制伺服电机的转动，从而能够在整形过程根据挤压状况同步调整整形辊2的高度，智能控制整形量和整形压力。

在本实施例中，利用耐600℃高温的高温辊压轮4在500-550℃的高温区间完成异型材的精准尺寸定位和矫正，型材处于较软的可塑性状态，因此高温辊压轮4必须是由铝材驱动而被动转动，避免主动转动与型材的出料速度产生偏差而破坏型材的结构。但是，被动转动的高温辊压轮4不可避免地对铝材产生阻力，为了补偿上述阻力产生的影响。本实施例提供的在线整形装置还包括牵引机构7，所述牵引机构7具有牵引夹71，能够夹持铝材的前端，将铝材牵引通过承载辊1和整形辊2。具体地，所述牵引机构7包括牵引夹71、水平滑动机构72和动力机构(图中未画出)，所述牵引夹71安装在水平滑动机构72上，用于夹持铝材的前端，所述水平滑动机构72能够带动牵引夹71水平向前移动，所述动力机构为水平滑动机构72提供前进动力。

相应地，本实用新型第二实施例提供了一种铝材二次成型方法，包括以下步骤

S001、通过挤压机将铝材挤压成型；

S002、在挤压机的出料口布置如上文所述的铝材高温在线整形装置，在铝材挤出后马上进行二次整形。

具体地，所述二次整形，是指通过承载辊1与高温辊压轮4配合，调整铝材的水平平整度；通过若干高温辊压轮4配合，调整铝材的竖向平面的垂直度、平整度和几何尺寸。

具体方法是：1、根据铝材的形状和尺寸，调整高温辊压轮4的数量和位置，使高温辊压轮4与待整形铝材的特定表面抵接。

2、在铝材的前端利用牵引机构7夹持牵引，对铝材施加恒定的牵引力，使铝材稳定通过高温辊压轮4，高温辊压轮4的正面或侧面与待整形铝材的特定表面抵接，将铝材调整到预定尺寸和形状。如图5所示，高温辊压轮4与承载辊1配合，对铝材9的左侧立面的左侧、底面、以及右侧立面的左右两侧进行尺寸限位，保证上述位置的尺寸精度和表面平整度。

3、将调整后的铝材自然冷却或风冷。

本实用新型采用二次成型的方式，在高温挤压出料口对铝材进行第二次成型，颠覆了现有铝材成型工艺“挤压成型，冷却后质检和校正”的思路，把握高温挤压出料口处铝材合金中的强化相处于固溶状态，内应力小、强度低的关键时机，对铝材进行第二次成型，几何尺寸的改变相对容易，也是对后继加工影响最小的方法，解决了强行矫正带来的局部应力集中问题，满足现代工业对大型挤压铝材的尺寸要求。

本实用新型以从动轴承替代机械臂，为从动装置，借型材挤压出来的前进动力和牵引机构7的拉力，通过整形辊上的高温辊压轮对铝材挤出后的几何尺寸进行定位矫正，减少了整形装置与型材的摩擦，也解决了整形过程中对型材表面的擦划伤问题。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种铝材高温在线整形装置，其设于铝材挤压机的出料口处，其特征在于，包括承载辊和整形辊，所述整形辊设于承载辊的上方；

所述整形辊设于垂直升降机构上，

所述整形辊上设有高温辊压轮，相邻的高温辊压轮之间设有定位环，通过不同尺寸和数量的定位环控制相邻的高温辊压轮的间距。

2.如权利要求1所述的铝材高温在线整形装置，其特征在于，所述承载辊包括承载辊轴芯和套接于所述承载辊轴芯上的承载辊辊套。

3.如权利要求2所述的铝材高温在线整形装置，其特征在于，所述承载辊辊套表面平整，或者设有与铝材底部形状适配的弧度。

4.如权利要求3所述的铝材高温在线整形装置，其特征在于，所述承载辊辊套表面设有高温毡。

5.如权利要求1所述的铝材高温在线整形装置，其特征在于，所述整形辊表面设有定位槽，所述高温辊压轮中央设有安装孔，所述安装孔中设有与定位槽适配的定位块。

6.如权利要求1所述的铝材高温在线整形装置，其特征在于，所述垂直升降机构包括两根竖直设置的滑轨，所述滑轨之间设有滑块；所述整形辊通过轴承安装在所述滑块上；所述滑块中央连接有丝杠，所述丝杠安装在螺套上，所述丝杠的顶部固定设有旋转机构，通过所述旋转机构的旋转带动所述丝杠旋转，从而驱动所述滑块升降。

7.如权利要求6所述的铝材高温在线整形装置，其特征在于，所述旋转机构为手动转盘或伺服电机。

8.如权利要求1所述的铝材高温在线整形装置，其特征在于，还包括牵引机构，所述牵引机构具有牵引夹，能够夹持铝材的前端，将铝材牵引通过承载辊和整形辊。

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