CN213001875U - 一种连续滚动组件、靴座、连续挤压机、及连续挤压机在挤压固态金属时减小摩擦力的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种连续滚动组件、靴座、连续挤压机、及连续挤压机在挤压固态金属时减小摩擦力的装置，属于固态金属连续挤压技术领域，其装置是在连续挤压轮和压实轮对转机构的下游以及连续挤压轮侧方靴座上设置有连续滚动组件。该组件包括导板、钢带托辊和环形钢带，钢带托辊在导板上的辊轴点位呈弧形分布，构成连续导向滚动组件；一环形钢带紧套在连续导向滚动组件上；处于各钢带托辊所分布在弧线的内围的环形钢带的带面设置为连续挤压同步滚动段带面。设计为挤压机连续挤压固态金属时减小摩擦力。适用于连续铸挤时被挤压金属制品的摩擦系数小的、高温性能差的铝合金、镁合金、锌合金等金属材料的制作加工技术领域。

Description

一种连续滚动组件、靴座、连续挤压机、及连续挤压机在挤压 固态金属时减小摩擦力的装置

技术领域

本实用新型涉及固态金属连续挤压技术领域，具体地说是一种连续滚动组件、靴座、连续挤压机、及连续挤压机在挤压固态金属时减小摩擦力的装置。

背景技术

一般的，传统的连续挤压机是由机架、挤压轮、压紧轮、导板、挡料鼻、模架、模具等构成。挤压轮、压紧轮和靴座固定在机架上。挤压轮上有轮槽，导板镶嵌在靴座上，导板靠近挤压轮的一面为凹弧面，且与挤压轮相配合并保持设定距离，槽架上的挡料鼻在导板出口端，所述导板、挡料鼻和挤压轮槽形成挤压内腔，所述挤压内腔的出料口设置有模具。当固态金属进入挤压轮槽时，轮槽与金属产生摩擦力，此时导板靠在挤压轮上，起到密封金属传导挤压力的作用，保证金属在挡料鼻的作用下挤出模具孔。其中挤压轮与导板间的相对摩擦是连续挤压工艺的主要部分。导板与金属坯料间是滑动摩擦，这种的方式的缺点是：金属坯料被挤压轮槽带动与靴座导板间为滑动摩擦，造成摩擦系数小的被挤压金属制品产生打滑，进入不了挤压腔。同时减小了金属制品在挤压轮槽的摩擦，在连续挤压中我们发现，由于冷却水作用，挤压轮温度在20-230 摄氏度左右，靴座温度在20-50摄氏度左右。连续挤压中固态金属从靴座的导板到挤压模架直至挤出，固体金属是随着温度增加逐渐变成半固体加软态；软态金属，特别是在模架区，由于挡料鼻镶入挤压凹轮槽内，阻止迫使金属90°转弯，故此处变形量最大，温度最高。所以金属软化率最快；在整个区域里，导板部分的金属还处于固体状态。

实用新型内容

本实用新型的技术任务是解决现有技术的不足，基于以上背景技术的情况，设计改进在将导板部分的工作方式改为辊轮转动式的滚动摩擦，从而提供一种连续滚动组件、靴座、连续挤压机、及连续挤压机在挤压固态金属时减小摩擦力的装置。

本实用新型的技术方案是按以下方式实现的，本实用新型的一种连续滚动组件、靴座、连续挤压机、及连续挤压机在挤压固态金属时减小摩擦力的装置，基于一种连续滚动组件、固定装配有该连续滚动组件的靴座、以及装配该靴座的连续挤压机来实现。

一种连续滚动组件，该组件包括导板、钢带托辊和环形钢带，

钢带托辊的数量至少设置有三个，每一个钢带托辊分别通过辊轴配置在导板上，辊轴与导板固定连接，钢带托辊在其所在的辊轴上具有辊面的转动自由度，相邻的钢带托辊之间均互相平行；

钢带托辊在导板上的辊轴点位呈弧形分布，弧形排列的各钢带托辊构成连续导向滚动组件；

一环形钢带紧套在由各钢带托辊构成的连续导向滚动组件上；

处于各钢带托辊所分布在弧线的内围的环形钢带的带面设置为连续挤压同步滚动段带面；

处于各钢带托辊所分布在弧线的外围的环形钢带的带面设置为非工作段带面。

导板上开设有装配孔。

环形钢带的非工作段带面与导板之间设置有张弛空间。

一种靴座，该靴座上固定装配有上述的连续滚动组件，该连续滚动组件的导板上开设有装配孔，导板通过在装配孔上装配的螺栓固定连接在靴座上。

一种装配有上述靴座的连续挤压机，该靴座上固定装配有上述的连续滚动组件，该连续滚动组件的导板上开设有装配孔，导板通过在装配孔上装配的螺栓固定连接在靴座上；

该靴座和连续挤压轮共同设置在连续挤压机的机架上；

该连续滚动组件的各钢带托辊所分布在的弧线和连续挤压轮的轮心同心，且各钢带托辊所分布在的弧面的中心轴线与连续挤压轮的轮轴同轴线设置；

各钢带托辊分别与连续挤压轮的轮轴相平行；

连续挤压轮的轮缘上开设置有连续挤压凹槽；

环形钢带的宽度大于等于连续挤压凹槽的宽度；

环形钢带的连续挤压同步滚动段带面压力覆盖在连续挤压轮的轮缘上；

该靴座上设置有挤压模具架，挤压模具架设置在连续滚动组件的下游。

该连续挤压机的机架上设置有压实轮，压实轮和连续挤压轮的轮缘相压力贴合，二者的轮缘同线速度对转；

靴座设置在连续挤压轮转动方向上压实轮的下游，

连续挤压轮转动方向上靴座的下游设置有刮刀，刮刀的刀刃延伸到连续挤压轮的槽面上及连续挤压凹槽的槽内。

本实用新型的一种连续挤压机在挤压固态金属时减小摩擦力的装置，该装置是：在连续挤压轮和压实轮对转机构的下游靴座上设置有上述的连续滚动组件。

该装置基于上述的连续滚动组件、上述的靴座、上述的连续挤压机，

压实轮设置在连续挤压轮的轮缘顶点方向并与连续挤压轮相切；当连续挤压级机运行时，连续挤压轮和压实轮相对运转挤压被挤压金属，被挤压金属与连续挤压轮轮缘的连续挤压凹槽产生运转摩擦力，此时随着摩擦力的增加，被挤压金属温度上升；

靴座设置在压实轮的下游，连续挤压轮运转方向的前方，被挤压金属随着连续挤压轮的转动，先后经过靴座上的连续导向滚动组件和挤压模具架；

被挤压金属经过压实轮与连续挤压轮的挤压后，经过连续挤压轮的转动以及摩擦带动向靴座上的连续导向滚动组件和连续挤压轮的连续挤压凹槽之间的挤压空间运行，被挤压金属的内缘面挤压伏贴在连续挤压凹槽的槽面上跟随连续挤压轮转动，被挤压金属的外缘面与环形钢带的连续挤压同步滚动段带面压力接触，通过接触压力与连续挤压同步滚动段带面同步运行，环形钢带运转，实现被挤压金属的外缘面与环形钢带的滚动摩擦，减小摩擦力；

被挤压金属越过环形钢带后进入靴座的挤压模具架，经挡料块挡料，被上游挤压以及挡料块挤压的已经形成软态的金属在挤压模具架内的空间堆积并在连续下游压力的顶出作用下连续挤出，挤出后的金属从软态趋于固态，并通过下游的冷却水槽进行冷却定型，从而实现连续挤压出线型、杆型、棒型等金属产品。

从压实轮、到连续滚动组件、到挤压模具架的中心轴线、到挡料块的跨度在连续挤压轮上的分布总共跨越90°的转动角度。

环形钢带的带面设置为连续挤压同步滚动段带面的末端与挤压模具架之间设置有密封件，该密封件用于阻挡被挤压金属进入张弛空间，并引导被挤压金属进入挤压模具架和连续挤压轮之间的挤压运行空间。

本实用新型与现有技术相比所产生的有益效果是：

本实用新型对连续挤压机的靴座导板进行重新设计。改装原来靴座上的导板为在靴座导板上加装辊轮组及不锈钢带，变传统的固态金属在靴座导板上的滑动摩擦为环形不锈钢钢带的滚动摩擦，减小能耗，使摩擦系数小的被挤压金属顺利进入挤压腔，同时减小能耗，特别适合那些高温性能区域小的金属挤压及强度高的金属的挤压。本实用新型增加了坯料在凹形挤压轮槽的摩擦力，减少了金属坯料与靴座导板的阻力，防止了金属打滑，提高了生产效率。

本实用新型所适用领域为连续铸挤时被挤压金属制品的摩擦系数小的；高温性能差的铝合金、镁合金、锌合金等金属材料的制作加工技术领域。本实用新型将原来被挤压金属与靴座接触部分的滑动改为同步滚动，减少了金属坯料与靴座导板的阻力。另一方面可相对提高金属和挤压凹轮槽的摩擦力，在单独减小外弧摩擦力的同时，保证连续挤压轮和被挤压金属之间的摩擦为被挤压金属提供软体状态的半熔融效果。

导板目的，是使金属减少摩擦阻力，主要适应于金属本身摩擦力小的金属防止打滑。其次是提高效率，减少能源。

本实用新型是解决减少金属在挤压轮上打滑的问题。即减少原导板对挤压金属在连续挤压时的阻力，适于那些金属本身磨擦系数小的铝合金、锌合金、镁合金等摩擦力小的有色金属。即怎么好建立摩擦力的问题。

本实用新型的一种连续滚动组件、靴座、连续挤压机、及连续挤压机在挤压固态金属时减小摩擦力的装置设计合理、结构简单、安全可靠、使用方便、易于维护，具有很好的推广使用价值。

附图说明

附图1是实现本实用新型的装置的连续挤压机的结构示意图；

附图2是本实用新型的连续挤压机的局部结构示意图；

附图3是本实用新型的连续滚动组件的结构示意图；

附图4是本实用新型的连续滚动组件的立体结构示意图。

附图中的标记分别表示：

1、连续滚动组件，

2、导板，3、钢带托辊，4、辊轴，5、环形钢带，

6、连续导向滚动组件，7、连续挤压同步滚动段带面，8、非工作段带面，

9、装配孔，10、张弛空间，

11、靴座，12、螺栓，

13、连续挤压机，14、连续挤压轮，15、机架，16、连续挤压凹槽，

17、挤压模具架，

18、压实轮，19、刮刀，

20、被挤压金属，21、挡料块，22、冷却水槽，

23、密封件。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的一种连续滚动组件、靴座、连续挤压机、及连续挤压机在挤压固态金属时减小摩擦力的装置作以下详细说明。

如附图所示，本实用新型的一种连续滚动组件、靴座、连续挤压机、及连续挤压机在挤压固态金属时减小摩擦力的装置，基于一种连续滚动组件、固定装配有该连续滚动组件的靴座、以及装配该靴座的连续挤压机来实现。

一种连续滚动组件1，该组件包括导板2、钢带托辊3和环形钢带5，

钢带托辊3的数量至少设置有三个，优选不大于20个，每一个钢带托辊分别通过辊轴4配置在导板2上，辊轴4与导板2固定连接，钢带托辊3在其所在的辊轴上具有辊面的转动自由度，相邻的钢带托辊之间均互相平行；

钢带托辊3在导板2上的辊轴点位呈弧形分布，弧形排列的各钢带托辊构成连续导向滚动组件6；

一环形钢带5紧套在由各钢带托辊构成的连续导向滚动组件6上；

处于各钢带托辊所分布在弧线的内围的环形钢带5的带面设置为连续挤压同步滚动段带面7；

处于各钢带托辊所分布在弧线的外围的环形钢带的带面设置为非工作段带面8。

导板2上开设有装配孔9。

环形钢带5的非工作段带面8与导板之间设置有张弛空间10。

一种靴座11，该靴座上固定装配有上述的连续滚动组件1，该连续滚动组件的导板上开设有装配孔，导板通过在装配孔上装配的螺栓12固定连接在靴座 11上。

一种装配有上述靴座的连续挤压机13，该靴座上固定装配有上述的连续滚动组件1，该连续滚动组件的导板上开设有装配孔，导板通过在装配孔上装配的螺栓固定连接在靴座上；

该靴座11和连续挤压轮14共同设置在连续挤压机13的机架15上；

该连续滚动组件的各钢带托辊所分布在的弧线和连续挤压轮的轮心同心，且各钢带托辊所分布在的弧面的中心轴线与连续挤压轮的轮轴同轴线设置；

各钢带托辊3分别与连续挤压轮14的轮轴相平行；

连续挤压轮的轮缘上开设置有连续挤压凹槽16；

环形钢带5的宽度大于等于连续挤压凹槽的宽度；

环形钢带5的连续挤压同步滚动段带面7压力覆盖在连续挤压轮14的轮缘上；

该靴座11上设置有挤压模具架17，挤压模具架设置在连续滚动组件1的下游。

该连续挤压机的机架上设置有压实轮18，压实轮18和连续挤压轮14的轮缘相压力贴合，二者的轮缘同线速度对转；

靴座11设置在连续挤压轮14转动方向上压实轮18的下游，

连续挤压轮转动方向上靴座的下游设置有刮刀19，刮刀的刀刃延伸到连续挤压轮的连续挤压凹槽16的槽面上。

本实用新型的一种连续挤压机在挤压固态金属时减小摩擦力的装置，该装置是：在连续挤压轮和压实轮对转机构的下游以及连续挤压轮侧方靴座的挤压模具架的上游的靴座上设置有上述的连续滚动组件。

该装置基于上述的连续滚动组件、上述的靴座、上述的连续挤压机，

压实轮设置在连续挤压轮的轮缘顶点方向并与连续挤压轮相切；当连续挤压级机运行时，连续挤压轮和压实轮相对运转挤压被挤压金属20，被挤压金属与连续挤压轮轮缘的连续挤压凹槽产生运转摩擦力，此时随着摩擦力的增加，被挤压金属温度上升；

靴座设置在压实轮的下游，连续挤压轮运转方向的前方，被挤压金属随着连续挤压轮的转动，先后经过靴座上的连续导向滚动组件和挤压模具架；

被挤压金属经过压实轮与连续挤压轮的挤压后，经过连续挤压轮的转动以及摩擦带动向靴座上的连续导向滚动组件和连续挤压轮的连续挤压凹槽之间的挤压空间运行，被挤压金属的内缘面挤压伏贴在连续挤压凹槽的槽面上跟随连续挤压轮转动，被挤压金属的外缘面与环形钢带的连续挤压同步滚动段带面压力接触，通过接触压力与连续挤压同步滚动段带面同步运行，环形钢带运转，实现被挤压金属的外缘面与环形钢带的滚动摩擦，减小摩擦力；

被挤压金属越过环形钢带后进入靴座的挤压模具架，经挡料块21挡料，被上游挤压以及挡料块挤压的已经形成软态的金属在挤压模具架内的空间堆积并在连续下游压力的顶出作用下连续挤出，挤出后的金属从软态趋于固态，并通过下游的冷却水槽22进行冷却定型，从而实现连续挤压出线型、杆型、棒型等金属产品。

从压实轮、到连续滚动组件、到挤压模具架的中心轴线、到挡料块的跨度在连续挤压轮上的分布总共跨越90°的转动角度。

环形钢带的带面设置为连续挤压同步滚动段带面的末端与挤压模具架之间设置有密封件23，该密封件用于阻挡被挤压金属进入张弛空间，并引导被挤压金属进入挤压模具架和连续挤压轮之间的挤压运行空间。

本实用新型的一种连续滚动组件、靴座、连续挤压机、及连续挤压机在挤压固态金属时减小摩擦力的装置的启发是：

当连续挤压时，连续挤压轮运转，靴座紧靠连续挤压轮，被挤压金属在连续挤压凹槽的作用下，被挤压金属与连续挤压凹槽产生摩擦力。此时，随着摩擦力的增加，温度上升。在90°出口处有挡料块。软态金属在90°处流出。在此运动中挤压轮运转，导板固定，此时，导板就有一个反方向阻碍金属运动的摩擦力。若将导板上的滑动摩擦改为滚动摩擦，使金属更加有利与连续挤压轮连续挤压凹槽的摩擦力，更适合摩擦力小的合金。

钢带托辊：辊身长19mm，辊径Φ30mm，辊脖长20mm，辊脖直径Φ16mm。材质为H13，调质。钢带托辊沿导板圆弧均匀分布。钢带托辊数量优选为3个。

钢带托辊的辊轴与导板之间采用轴承装配，在导板的小弧处分别均布直径Φ26mm，深度20mm，轴孔。

靴座的圆弧形导板一份为二，厚度50mm，宽80mm，弧长150mm的圆弧体，在大弧两个侧面，与弧边1/3处，分别设置两个8*12的定位销，材质为45#钢，合在一起，用三个螺栓固定其为一体的弧形导板。

钢带托辊的辊轴轴脖镶嵌外径Φ26mm，内径Φ17mm的铅黄铜套，材质为 H59-1；与滚动轴脖内径公差1mm配合。

环形钢带，为循环带圈，钢带的接口要求45°斜口焊接，焊接牢固，焊缝无间隙且打磨平滑。宽度为19.92-19.96mm。厚度1.2mm，周长308mm圆环，材质为不锈钢带。

张弛空间，即：环形钢带循环运转空间在导板挡板上制成，与导板小弧面距离为高40mm，宽21mm的圆弧形腔体，使环形钢带运转顺畅，阻力减少。

环形钢带循环运转空间的末端与金属材料出口处的导板有一个按辊径和钢带包角的密封圆弧，即：密封件，以防止软态金属挤入钢带与靴座间的钢带运动空间。圆弧与辊径及钢带弧距0.2mm。密封件下游与挤压模具架结合，使金属经环形钢带、带有包角的密封圆弧导板、挤压模具架进入90°入口。

连续挤压轮的连续挤压凹槽，槽尺寸为：宽20mm高20mm，且边部向内倾斜 15°，底部是R6的圆弧，这样靴座上带有循环环形钢带的导轮与连续挤压轮弧面按合时，循环环形钢带贴浮在连续挤压轮的连续挤压凹槽上，当挤压轮转动，固体金属在连续挤压凹槽摩擦力的作用下，压向环形钢带，环形钢带压向能转动的钢带托辊，使环形钢带循环运动。

挤压模具架的模具及模具架须放入电烤箱加热，加热温度400摄氏度，保温半小时以上。保证模具、模具架、挡料鼻温度，从而保证挤压顺利进行。

本实用新型所适用领域为连续铸挤时被挤压金属制品的摩擦系数小的；高温性能差的铝合金、镁合金、锌合金等材料领域。本实用新型的设计是将原来被挤压金属与靴座接触部分的滑动改为同步滚动，可相对提高金属和连续挤压轮的连续挤压凹槽的摩擦力。

本实用新型可利用连续铸造的带有铸造余热坯料进行连续挤压，由于金属具有较高的温度，塑性好，变形抗力低，用较小的变形力获得较大的塑性变形。金属变形流程短，节能。

本实用新型将现有连铸工艺和改进后连续挤压工艺相结合，可连续挤出摩擦系数小的铝合金、镁合金、锌合金。

本实用新型具备在线连铸连续挤压能力。

本实用新型与连续铸造结合可实现连续挤压过程，挤出的金属制品可无限长，成品率高。

本实用新型可连续挤出线材、棒材、管材和带材。

本实用新型实例表1为不同宽度下的循环钢带实验情况，可见钢带选取范围为19.92-19.96mm。

本实用新型实例表2为不同材质和厚度的循环钢带实验情况，可见采用不锈钢带且厚度1.2mm合适。

本实用新型实例表3为不同材质的固态金属制品，对比采用具有钢带和原导板式的靴座连续挤压情况，从中可得出具有钢带的靴座优势，使被挤金属摩擦力增加，有利于金属摩擦力小的金属挤压。

综上所述，本实用新型具有循环钢带的靴座可连续挤压出摩擦系数小的铝合金、锌合金、镁合金。

实例表1：

采用纯铝为实验材料，挤压轮直径Φ400mm，挤压速度6转/分钟。进料为截面积350平方毫米的金属坯料，出料为直径9.5的线材。挤压轮槽宽度为20mm，不同宽度钢带下的实验情况见下表：

综上情况钢带选取宽度范围19.92-19.95mm。

实例表2：

连续挤压轮直径Φ400mm，挤压速度6转/分钟。进料为截面积350平方毫米的金属坯料，出料为直径9.5的杆材，采用不同材质及厚度的钢带实验效果表：

综上分析，考虑到高温合金钢带产、购不方便，所以选定钢带为普通不锈钢。厚度为1.2mm。

实例表3：

连续挤压轮直径Φ400mm，挤压速度6转/分钟。进料为截面积350平方毫米的金属坯料，出料为直径9.5的杆材采用不同材质的固态铝制品，原靴座导板与靴座带有滚动带导板对比情况分析表：

综上所述在挤压轮运转速度和温度相同的情况下，钢带靴座能够减小摩擦，挤压状况要好于压板靴座。

Claims (10)

1.一种连续滚动组件，其特征在于该组件包括导板、钢带托辊和环形钢带，

钢带托辊的数量至少设置有三个，每一个钢带托辊分别通过辊轴配置在导板上，辊轴与导板固定连接，钢带托辊在其所在的辊轴上具有辊面的转动自由度，相邻的钢带托辊之间均互相平行；

钢带托辊在导板上的辊轴点位呈弧形分布，弧形排列的各钢带托辊构成连续导向滚动组件；

一环形钢带紧套在由各钢带托辊构成的连续导向滚动组件上；

处于各钢带托辊所分布在弧线的内围的环形钢带的带面设置为连续挤压同步滚动段带面；

处于各钢带托辊所分布在弧线的外围的环形钢带的带面设置为非工作段带面。

2.根据权利要求1所述的一种连续滚动组件，其特征在于：导板上开设有装配孔。

3.根据权利要求1所述的一种连续滚动组件，其特征在于：环形钢带的非工作段带面与导板之间设置有张弛空间。

4.一种靴座，其特征在于该靴座上固定装配有如权利要求1所述的连续滚动组件，该连续滚动组件的导板上开设有装配孔，导板通过在装配孔上装配的螺栓固定连接在靴座上。

5.一种装配有如权利要求4所述的靴座的连续挤压机，其特征在于该靴座和连续挤压轮共同设置在连续挤压机的机架上；

该连续滚动组件的各钢带托辊所分布在的弧线和连续挤压轮的轮心同心，且各钢带托辊所分布在的弧面的中心轴线与连续挤压轮的轮轴同轴线设置；

各钢带托辊分别与连续挤压轮的轮轴相平行；

连续挤压轮的轮缘上开设置有连续挤压凹槽；

环形钢带的宽度大于等于连续挤压凹槽的宽度；

环形钢带的连续挤压同步滚动段带面压力覆盖在连续挤压轮的轮缘上；

该靴座上设置有挤压模具架，挤压模具架设置在连续滚动组件的下游。

6.根据权利要求5所述的一种连续挤压机，其特征在于：连续挤压机的机架上设置有压实轮，压实轮和连续挤压轮的轮缘相压力贴合，二者的轮缘同线速度对转；

靴座设置在连续挤压轮转动方向上压实轮的下游，

连续挤压轮转动方向上靴座的下游设置有刮刀，刮刀的刀刃延伸到连续挤压轮的槽面上及连续挤压凹槽的槽内。

7.一种连续挤压机在挤压固态金属时减小摩擦力的装置，其特征在于：

在连续挤压轮和压实轮对转机构的下游以及连续挤压轮侧方的靴座上设置有如权利要求1所述的连续滚动组件。

8.根据权利要求7所述的一种连续挤压机在挤压固态金属时减小摩擦力的装置，其特征在于：该装置基于权利要求1、2或3所述的连续滚动组件、权利要求4所述的靴座、权利要求6所述的连续挤压机，

压实轮设置在连续挤压轮的轮缘顶点方向并与连续挤压轮相切；

靴座设置在压实轮的下游，连续挤压轮运转方向的前方；

靴座下游设置有冷却水槽。

9.根据权利要求8所述的一种连续挤压机在挤压固态金属时减小摩擦力的装置，其特征在于：从压实轮、到连续滚动组件、到挤压模具架的中心轴线、到挡料块的跨度在连续挤压轮上的分布总共跨越90°的转动角度。

10.根据权利要求8所述的一种连续挤压机在挤压固态金属时减小摩擦力的装置，其特征在于：环形钢带的带面设置为连续挤压同步滚动段带面的末端与挤压模具架之间设置有密封件，该密封件用于阻挡被挤压金属进入张弛空间，并引导被挤压金属进入挤压模具架和连续挤压轮之间的挤压运行空间。

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