专利名称：一种内螺纹管的挤压方法
技术领域：
本发明涉及一种内螺纹管的挤压方法，以切向连续挤压机为平台生产各种规格内螺纹铝管的方法，属于连续挤压技术领域。
背景技术：
内螺纹管是一种高效节能的热交换管，广泛的应用于高压锅炉炉壁管，制冷业尤其是家电，汽车空调等，被认为是理想的节能节材产品，与普通传热光管相比，内螺纹管材不但扩大了内散热面积2-3倍，而且其螺旋导向结构使管内介质形成湍流，提高散热系数，如以R-22制冷剂条件下外径同为9. 52mm的光管和内螺纹管进行对比，内螺纹管比光管的冷凝传热系数提高40% 170%，蒸发传热系数提高70% 160%。
目前内螺纹管成形技术主要有滚压焊接成形法和拉拔旋压成形法；前者对原料铜带及焊接要求高，生产成本高，产品力学性能差，尚处于发展之中，后者较为成熟，但由于铝的粘性较大，采用拉拔旋压法成型难度高，所以目前拉拔旋压法多用于内螺纹铜管的生产，尚无可规模化生产内螺纹铝管相关工艺方面的文献。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种内螺纹管的挤压方法，以切向连续挤压机为平台生产各种规格内螺纹铝管的方法，大幅降低内螺纹铝管的成型难度及生产成本，实现具有更高性价比的内螺纹铝管规模化生产，并部分替代各种规格的内螺纹
铜管产品。本发明达到上述目的的技术为采用切向连续挤压法，将金属杆送入内螺纹模具中进行连续挤压，最终得到内螺纹管。具体包括以下步骤金属杆I送入切向连续挤压机的模腔15中，由挤压轮槽16与压紧轮17形成的喂料口进入模腔(如图I中箭头所示)，填充螺纹芯头6的齿槽，焊合成与螺纹芯头6螺纹齿合的内螺纹管10，随着挤压轮的旋转，带动后续的连续进料并包覆螺纹芯头6，同时由驱动装置5带动螺纹芯头6做圆周运动，内螺纹管10沿螺纹芯头6的轴向运动与螺纹芯头6的圆周运动相叠加，其螺纹齿上每个点都在固定的平面做圆周运动，相对于内螺纹管10的行进方向做轴向运动，这两种运动叠加后的运动轨迹在空间即形成螺旋齿槽，螺纹芯头6上所有质点运动痕迹的叠加则在空间形成螺纹，相对的，内螺纹管10内表面也形成螺纹，内螺纹管10的外表面通过凹模7形成光滑的杆状，得到内螺纹管10。所述金属杆在送入切向挤压机之前需要矫直和清洗，均为常规金属矫直技术和清洗技术。所述金属杆为任何可以适用于连续挤压技术的金属杆料。所述驱动装置5进行圆周运动的转速
M与螺纹管的挤出速度K存在如下关系I = 1.3K/Gifrft3 CQtf2 ,其中托为螺纹管螺纹升角，4为螺纹管节圆直径，为修正系数，需要通过具体实验的经验获得。按照秒流量相等原则，螺纹管的挤出速度K与挤压论旋转速N0关系为V1 / N0 二 ( 2 - d20、/2τ 0 i Q2。所述内螺纹杆从挤压机中挤出后需要经过冷却至常温、矫直和收排线。和现有技术相比，本发明有以下优点和积极效果
(1)用本方法可一次成型生产无限长内螺纹铝管，内外表面无油污不需后期清理、无加工硬化，不需退火,工艺流程短、管材成品率高、生产成本低；
(2)采用本方法可以生产多种金属机合金的内螺纹管产品，包括特殊齿形内螺纹铝管，如高低齿内螺纹铝管，锯齿形内螺纹铝管等，且操作简单，自动化程度高，易组织规模化生产；
(3)由本方法生产的内螺纹铝管，由于铝杆在模腔中经过两次侧向挤压，晶粒破碎完·全，生产出的内螺纹铝管抗拉强度、耐压性能、延伸率等各项物理性能均表现突出；
(4)由于切向连续挤压机模具安装位置特殊，即产品挤出方向与挤压轮相切，可从模腔外部为模芯提供驱动力，为外置驱动设备动力输入螺纹芯头成形内螺纹铝管提供了途径，实现主动旋转模芯与切向连续挤压技术相结合成形内螺纹铝管；
(5 )铝及铝合金与铜及铜合金相比，具有比重小，价格低，资源丰富等优势，相同规格的内螺纹铜管铝管比较，尽管铜管的导热率较之铝管大200%，但通过对比计算得到的传热系数、换热量，铝管较之铜管仅减少3. 9%，因此，就传热性能而言，铝及铝合金内螺纹管有更高的性价比。但是现有技术无法制备内螺纹铝管，本发明方法的提出特别针对铝及铝合金内螺纹铝管，能够大幅降低成形难度及生产成本，实现内螺纹铝管的规模化生产，部分替代内螺纹铜管，具有重要的社会效益和经济效益。
图I为本发明模腔内部内螺纹管成型示意 图2为本发明切向式连续挤压示意 图3为本发明实施例I内螺纹铝管成套设备的结构示意图。附图中的各标号为1_金属杆，2-矫直装置，3-清洗装置，4-切向连续挤压机5-驱动装置，6-螺纹芯头，7-凹模，8-模腔，9-调速控制系统，10-内螺纹铝管，11-冷却装置，12-信号采集装置，13-矫形装置，14-收排线系统，15-模腔，16-挤压轮槽，17-压紧轮。
具体实施例方式 下面结合实施例和附图对本发明作进一步的描述，但本发明不限于以下所述范围。实施例I :本实施例的内螺纹铝杆的挤压步骤如图2和3所示，铝杆I通过矫直装置2和清洗装置3进行清洗和矫直后，送入切向连续挤压机的模腔15中，由挤压轮槽16与压紧轮17形成的喂料口进入模腔，模腔温度480°C，(由调速控制系统6、电机5、信号采集装置12构成调速回路)(如图I中箭头所示)，填充螺纹芯头6的齿槽，焊合成与螺纹芯头6螺纹齿合的内螺纹铝管10，随着挤压轮的旋转，带动后续的连续进料并包覆螺纹芯头6，同时由驱动装置5带动螺纹芯头6做圆周运动，驱动装置5圆周运动的转速F与螺纹铝管10的
挤出速度K存在如下关系·· N=ISV1Icmd0 COty2，其中为螺纹管螺纹升角，本实例为23° ,a为修正系数，取值I. 4，di}为螺纹管节圆直径，本实例取6. 2mm。按照秒流量相等原则，螺纹管的挤出速度V1与挤压论旋转速M0关系为K / IY0 = (p2 - $ )/2t￡)0相，其中p为内螺纹铝管产品外径，本实例为7. lmm, A为挤压轮直径，根据选择设备，本实例为350mm，
&铝杆料直径，该实例取9. 5mm，挤压论旋转速Fq本实例中取10。内螺纹铝管10沿螺纹
芯头6的轴向运动与螺纹芯头6的圆周运动相叠加，其螺纹齿上每个点都在固定的平面做圆周运动，相对于内螺纹铝管10的行进方向做轴向运动，这两种运动叠加后的运动轨迹在空间即形成螺旋齿槽，螺纹芯头6上所有质点运动痕迹的叠加则在空间形成螺纹，相对的，内螺纹铝管内表面也形成螺纹，内螺纹铝管的外表面通过凹模7形成光滑的杆状，得到内螺纹铝管，如规格为#7.1 Ox 0.45+0.20-40-23 (其中7. 10为螺纹管外径，O. 45为底壁厚，
O. 18为齿高，40为齿数，23为螺纹升角)的内螺纹铝管，连续成形的内螺纹铝管经过冷却装置11，整形装置13，收排线系统14收卷后经过质量检测即可包装入库。 实施例2 :本实施例的内螺纹铝合金杆的挤压步骤3003铝合金杆I首先进行矫直和清洗，然后送入切向连续挤压机的模腔15中，模腔温度为500°C，由挤压轮槽16与压紧轮17形成的喂料口进入模腔(如图I中箭头所示)，填充螺纹芯头6的齿槽，焊合成与螺纹芯头6螺纹齿合的内螺纹管10，随着挤压轮的旋转，带动后续的连续进料并包覆螺纹芯头6，同时由驱动装置5带动螺纹芯头6做圆周运动，驱动装置5圆周运动的转速Ar与螺
纹铝管10的挤出速度K存在如下关系Ν=1.31 /απ 0 cot J2 , Ν=1.3^/απ 0 Cotf2
，其中T2为螺纹管螺纹升角，本实例为23°为修正系数，取值1.9 <力螺纹管节圆直径，本实例取6. lmm。按照秒流量相等原则，螺纹管的挤出速度K与挤压论旋转速SZ0关系为F1ZFq其中￡)为内螺纹铝管产品外径，本实例为7. lmm, D0为挤压轮
直径，根据选择设备，本实例为350mm，&铝杆料直径，该实例取9. 5mm，挤压论旋转速AZ0
本实例中取10。内螺纹管10沿螺纹芯头6的轴向运动与螺纹芯头6的圆周运动相叠加，其螺纹齿上每个点都在固定的平面做圆周运动，相对于内螺纹管10的行进方向做轴向运动，这两种运动叠加后的运动轨迹在空间即形成螺旋齿槽，螺纹芯头6上所有质点运动痕迹的叠加则在空间形成螺纹，相对的，内螺纹管10内表面也形成螺纹，内螺纹管10的外表面通过凹模7形成光滑的杆状，得到内螺纹管10，如规格为#7.10x0.50+0.18-40-23 (其中
7. 10为螺纹管外径，O. 50为底壁厚，O. 18为齿高，40为齿数，23为螺纹升角)的内螺纹铝管。实施例3 :本实施例的内螺纹铜杆的挤压步骤铜杆I送入切向连续挤压机的模腔15中，由挤压轮槽16与压紧轮17形成的喂料口进入模腔(如图I中箭头所示)模腔温度650°C，填充螺纹芯头6的齿槽，焊合成与螺纹芯头6螺纹齿合的内螺纹管10，随着挤压轮的旋转，带动后续的连续进料并包覆螺纹芯头6，同时由驱动装置5带动螺纹芯头6做圆周运动，内螺纹管10沿螺纹芯头6的轴向运动与螺纹芯头6的圆周运动相叠加，其螺纹齿上每个点都在固定的平面做圆周运动，驱动装置5圆周运动的转速Y与螺纹铝管10的挤出速度F1存在如下关系NHi jcmdQ COtf2 ,其中Tf2为螺纹管螺纹升角，本实例为23°，fl为修正系数，取值2. 3, ^为螺纹管节圆直径，本实例取11. 90mm。按照秒流量相等原则，螺纹管的挤出速度K与挤压论旋转速Nn关系为F1 / N0 = (D2 - α'02 )/2Λ0 Κξ，其中D为内螺纹铝管产品外径，本实例为12. 7mm, D0为挤压轮直径，根据选择设备，本实例
为350mm,巧铝杆料直径，该实例取9. 5mm，挤压论旋转速JV0本实例中取10。相对于内螺
纹管10的行进方向做轴向运动，这两种运动叠加后的运动轨迹在空间即形成螺旋齿槽，螺纹芯头6上所有质点运动痕迹的叠加则在空间形成螺纹，相对的，内螺纹管10内表面也 形成螺纹，内螺纹管10的外表面通过凹模7形成光滑的杆状，得到内螺纹管10，如规格为^12.7x0.40+0.18-40-20 (其中12. 7为螺纹管外径，O. 40为底壁厚，O. 18为齿高，40为齿数，20为螺纹升角)的内螺纹铜管。
权利要求
1.一种内螺纹管的挤压方法，其特征在于采用切向连续挤压法，将金属杆送入内螺纹模具中进行连续挤压，最终得到内螺纹管。
2.根据权利要求I所述的内螺纹管的挤压方法，其特征在于包括以下步骤金属杆(I)送入切向连续挤压机的模腔(15 )中，并由挤压轮槽(16 )与压紧轮(17 )形成的喂料口进入模腔(15)，填充螺纹芯头(6)的齿槽，焊合成与螺纹芯头(6)螺纹齿合的内螺纹管(10)，随着挤压轮的旋转，带动后续杆料的连续进料并包覆螺纹芯头(6)，同时由驱动装置(5)带动螺纹芯头(6)做圆周运动，内螺纹管(10)沿螺纹芯头(6)的轴向运动与螺纹芯头(6)的圆周运动相叠加，内螺纹管(10)内表面形成螺纹，内螺纹管(10)的外表面通过凹模(7)形成光滑的外管壁，得到内螺纹管(10)。
3.根据权利要求2所述的内螺纹管的挤压方法，其特征在于所述金属杆在送入切向挤压机之前需要矫直和清洗。
4.根据权利要求2所述的内螺纹管的挤压方法，其特征在于所述金属杆为任何可以适用于连续挤压技术的金属杆料。
5.根据权利要求2所述的内螺纹管的挤压方法，其特征在于所述连续挤压机中的模腔温度与挤压的金属杆的材料相关，本方法金属的挤压温度为金属热加工温度。
6.根据权利要求2所述的内螺纹管的挤压方法，其特征在于所述驱动装置(5)进行圆周运动的转速y与螺纹管的挤出速度K存在如下关系SOtJ2 ,其中A为螺纹管螺纹升角，4为螺纹管节圆直径，a为修正系数，按照秒流量相等原则，螺纹管的挤出速度K与挤压论旋转速N0关系为V1 / N0 = (D2 - dl )/.2沁0 Rl。
7.根据权利要求2所述的内螺纹管的挤压方法，其特征在于所述内螺纹杆从挤压机中挤出后需要经过冷却至常温、矫直和收排线。
全文摘要
本发明提供一种内螺纹管的挤压方法，属于连续挤压技术领域。金属杆送入切向连续挤压机的模腔中，由挤压轮槽与压紧轮形成的喂料口进入模腔(如摘要附图中箭头所示)，填充螺纹芯头的齿槽，焊合成与螺纹芯头螺纹齿合的内螺纹管，随着挤压轮的旋转，带动后续的连续进料并包覆螺纹芯头，同时由驱动装置带动螺纹芯头做圆周运动，内螺纹管沿螺纹芯头的轴向运动与螺纹芯头的圆周运动相叠加，叠加后的运动轨迹在空间即形成螺旋齿槽，内螺纹管内表面也形成螺纹，得到内螺纹管。采用本方法及成套设备可以生产多种金属机合金的内螺纹管产品，包括特殊齿形内螺纹铝管，如高低齿内螺纹铝管，锯齿形内螺纹铝管等，且操作简单，自动化程度高，易组织规模化生产。
文档编号B21C25/00GK102873121SQ201210373349
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月27日 优先权日2012年9月27日
发明者钟毅, 王飞, 张治平, 于孟, 代娜娜 申请人:昆明理工大学, 常铝铝业股份有限公司