专利名称：一种制造内齿螺纹铝管的装置及其方法
技术领域：
本发明涉及管材制备方法，具体涉及一种制造内齿螺纹铝管的装置及其方法。
背景技术：
随着空调制冷技术的进步和发展，“以铝代铜”和在管子内增加内齿螺纹以提高换热性能等技术作为行业内优先发展的产业方向已经得到了极大的发展。众所周知，目前铝价不足铜价的30%，同时铝质量仅为铜的30%，在提倡节能减排的今天，铝代铜凸现出极强的经济价值。由于铜铝金属间存在电位差，长时间使用后电化学腐蚀使铜管和铝翅片间热阻加大，热交换效率下降，造成能效比降低。而全铝结构管路系统则避免了这一固有缺陷，同时还减少了不同种类金属之间的焊接，有利于改善制冷系统长期使用的可靠性。与普通铝管相比，由于内螺纹管能有效的提高管内表面积2 3倍，加之形成的湍流作用，使热传导效率提高1. 3 1. 5倍。据了解，目前铜管行业内的高效节能内螺纹铜管一般直径在9. 52mm以下、底壁厚在O. 25mm以下、齿顶角介于20° 40°。新一代的瘦高齿内螺纹铜管直径一般在7mm以下、齿高为O. 20 O. 24mm、齿顶角介于10° 20°之间，这种产品较普通内螺纹铜管节材5%以上，铜管内表热交换面积增加14. 4%以上。目前在传统的制管工艺中，内螺纹成型的最基本方法是通过拉伸减轻使壁厚增加的同时，在沿着置于管内芯棒上的螺纹方向产生内螺纹。其方法之一是拉伸成型法，这种方法必需有极大的拉伸力，由于拉伸力和螺纹成型力的增加，产生发热和断管现象，此外，也导致裂纹的产生，因此，该工艺在生产厚壁管时，不适合于加工深内螺纹。方法之二是冷轧成型法其特点是因管材与轧辊部分接触，使拉伸负荷下降，加工过程产生的热量较少，可以形成较深的内螺纹，可以生产厚壁管；但是其缺点是管子送料速度较低，调整轧辊需要较长的时间和先进的技术，由于轧辊的支承轴决定模具的刚度，因此成品管的精度不好。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种制造内齿螺纹铝管的装置及其方法，通过采用带旋转的内齿芯头的铝挤压模具、为内齿芯头提供相应旋转动力的辅助工装和驱动电机、以及为驱动电机提供控制信号的铝管测速装置，可以生产加工更多的铝合金牌号、更大范围的产品规格尺寸、更复杂的内齿高度和形状、更精密的内齿螺旋角度。为达到上述目的，本发明的技术方案如下一种制造内齿螺纹铝管的装置，包括对铝材施加作用力的挤压装置，以及与挤压装置相配合的模具，模具与挤压装置形成一相互贯通的铝材通道，铝材通过铝材通道后形成铝管，
所述铝材通道内设置一固定于模具内的内齿芯头，内齿芯头将挤出的铝管内壁形成相应内齿螺纹。优选的，所述模具包括上模和下模，铝材通道与上模和下模形成的缝隙孔连通，内齿芯头设置于缝隙孔与外界连通处，旋转芯轴贯穿上模和下模，内齿芯头固定连接旋转芯轴上，旋转芯轴一端还连接提供旋转动力的传动杆。优选的，所述旋转芯轴的端部设置有锥形齿轮，锥形齿轮与连接驱动电机的传动杆传动连接。优选的，所述驱动电机连接有伺服控制器，在加工完成的铝管侧还设置有一测速器，伺服控制器与测速器相互连通，测速器测定铝管的挤压速度，根据挤压速度，通过伺服控制器实时调节驱动电机的转动，使得驱动电机输送给传动杆的转速与测定的挤压速度一致。优选的，所述挤压装置包括中空的盛锭筒以及挤压杆，所述挤压杆在盛锭筒内自由移动，并对放置盛锭筒内的铝材持续施加作用力。一种制造内齿螺纹铝管的方法，包括以下步骤I)经过加热至460 510°C的铝材放置于带保温功能的盛锭筒内；2)挤压杆对铝材持续施加作用力，使得铝材进入铝材通道和模具，并从模具的缝隙孔中挤出，其中挤压杆的挤压力彡600MPa ；3)在步骤2)的挤出过程中，测速器实时测定挤出铝管的挤出速度，将铝管的挤出速度控制在20 80m/min，模具内带有内齿螺纹形状的内齿芯头在驱动电机和传动杆的作用下，按照所测得的挤出速度作相应的同步旋转，使得挤出的铝管内壁形成相应度数的内齿螺纹。优选的，将加工完成的铝管由盘卷装置收取，供后续使用。通过上述技术方案，本发明的有益效果是本发明的优点之一是采用本发明的方法生产内齿螺纹铝管时，由于其内齿形状尺寸由内齿芯头及其相应的挤压和旋转速度所精确控制，所以它与现有的采用冷拉冷轧工艺生产的内齿螺纹铝管相比，具有内齿形状和尺寸精确可控的特点，同时还能够生产采用冷拉冷轧工艺无法加工的特殊齿高和齿形的内齿螺纹铝管。本发明的优点之二是在生产成本方面，由于冷拉冷轧工艺中使用的铝管(光管)大多也是采用热挤压工艺进行生产，然后再进行多道冷拉冷轧加工，况且每2 3道冷拉就必须进行一次中间退火热处理。而本发明则可以通过热挤压工艺一步到位生产出内齿螺纹铝管，对较高尺寸精度者也最多只要进行I 2到冷拉精整处理，从而省去了传统的中间退火热处理，所以在生产成本上也就低于传统的多道冷拉冷轧加工工艺，具有良好的经济和社会效益。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图。图2为本发明的传动杆与装置的连接结构示意图。图3为本发明的模具的放大图。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。参照图1和图2，一种制造内齿螺纹铝管的装置，包括对铝材6施加作用力的挤压装置1，以及与挤压装置I相配合的模具2，模具2与挤压装置I形成一相互贯通的铝材通道3，铝材通过铝材通道3后形成铝管5，所述铝材通道3内设置一固定于模具2内的内齿芯头4，内齿芯头4将挤出的铝管5内壁形成相应内齿螺纹。挤压装置I包括中空的盛锭筒7以及挤压杆8，所述挤压杆8在盛锭筒7内自由移动，并对放置盛锭筒7内的铝材6持续施加作用力。装置还包括外接传动装置，传动装置包括驱动电机9，驱动电机9连接有伺服控制器10，在加工完成的铝管5侧还设置有一测速器11，伺服控制器10与测速器11相互连通，测速器11测定铝管5的挤压速度，根据挤压速度，通过伺服控制器10实时调节驱动电机9的转动，使得驱动电机9输送给传动杆12的转速与测定的挤压速度一致。参照图3，模具2包括上模2a和下模2b，所述上模2a和下模2b固定于模套13上，在模套13 —侧还设置有模垫14，铝材通道3与上模2a和下模2b形成的缝隙孔2c连通，内齿芯头15设置于缝隙孔2c与外界连通处，旋转芯轴16贯穿上模2a和下模2b，内齿芯头15固定连接旋转芯轴16上，旋转芯轴16 —端还连接提供旋转动力的传动杆12。旋转芯轴16的端部设置有锥形齿轮17，锥形齿轮17与连接驱动电机9的传动杆12传动连接，传动杆12贯穿模具2，并与模具2的连接处设置有轴承18。在所述旋转芯轴与上模的连接处同样设置有轴承18。模具2整体固定安装于挤压机前横梁模座19上。上述各个部件均使用热作模具钢材料加工制作。本发明的实现过程是经过加热460 510°C的合金铝棒被置于带保温功能的盛锭筒内，由挤压杆提供朝向模具的推力，使得铝材进入铝材通道和模具，并从上模和下模组成的缝隙孔中挤出，其中挤压杆的挤压力为大于600MPa，挤出速度控制在20 80m/min。在上述的挤出过程中，模具内带有内齿螺纹形状的内齿芯头在驱动电机和传动杆的作用下，按照所测得的挤压速度作相应的同步旋转，使得挤出的铝管内壁形成相应度数的内齿螺纹。所生产的内齿螺纹铝管经过必要的冷却(风冷、雾冷或者水冷)，再由生产线后部的盘卷装置收取(即可供后续进行多道次的冷拉变径，也可直接使用之)，也可在达到一定长度后切断、横移到出料台上进行拉伸校直和定尺切割等，如所用的铝合金牌号是可热处理强化的话，还可进行规定的人工时效处理。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.一种制造内齿螺纹铝管的装置，其特征在于，包括对铝材施加作用力的挤压装置，以及与挤压装置相配合的模具，模具与挤压装置形成一相互贯通的铝材通道，铝材通过铝材通道后形成铝管，所述铝材通道内设置一固定于模具内的内齿芯头，内齿芯头将挤出的铝管内壁形成相应内齿螺纹。
2.根据权利要求1所述的一种制造内齿螺纹铝管的装置，其特征在于所述模具包括上模和下模，铝材通道与上模和下模形成的缝隙孔连通，内齿芯头设置于缝隙孔与外界连通处，旋转芯轴贯穿上模和下模，内齿芯头固定连接旋转芯轴上，旋转芯轴一端还连接提供旋转动力的传动杆。
3.根据权利要求2所述的一种制造内齿螺纹铝管的装置，其特征在于所述旋转芯轴的端部设置有锥形齿轮，锥形齿轮与连接驱动电机的传动杆传动连接。
4.根据权利要求3所述的一种制造内齿螺纹铝管的装置，其特征在于所述驱动电机连接有伺服控制器，在加工完成的铝管侧还设置有一测速器，伺服控制器与测速器相互连通，测速器测定铝管的挤压速度，根据挤压速度，通过伺服控制器实时调节驱动电机的转动，使得驱动电机输送给传动杆的转速与测定的挤压速度一致。
5.根据权利要求1所述的一种制造内齿螺纹铝管的装置，其特征在于所述挤压装置包括中空的盛锭筒以及挤压杆，所述挤压杆在盛锭筒内自由移动，并对放置盛锭筒内的铝材持续施加作用力。
6.一种制造内齿螺纹铝管的方法，其特征在于，包括以下步骤O经过加热至460 510°C的铝材放置于带保温功能的盛锭筒内；2)挤压杆对铝材持续施加作用力，使得铝材进入铝材通道和模具，并从模具的缝隙孔中挤出，其中挤压杆的挤压力彡600MPa ；3)在步骤2)的挤出过程中，测速器实时测定挤出铝管的挤出速度，将铝管的挤出速度控制在20 80m/min，模具内带有内齿螺纹形状的内齿芯头在驱动电机和传动杆的作用下，按照所测得的挤出速度作相应的同步旋转，使得挤出的铝管内壁形成相应度数的内齿螺纹。
7.根据权利要求6所述的一种制造内齿螺纹铝管的方法，其特征在于将加工完成的铝管由盘卷装置收取，供后续使用。
全文摘要
本发明公开了一种制造内齿螺纹铝管的装置及其方法，包括对铝材施加作用力的挤压装置，以及与挤压装置相配合的模具，模具与挤压装置形成一相互贯通的铝材通道，铝材通过铝材通道后形成铝管，所述铝材通道内设置一固定于模具内的内齿芯头，内齿芯头将挤出的铝管内壁形成相应内齿螺纹。通过采用带旋转的内齿芯头的铝挤压模具、为内齿芯头提供相应旋转动力的辅助工装和驱动电机、以及为驱动电机提供控制信号的铝管测速装置，可以生产加工更多的铝合金牌号、更大范围的产品规格尺寸、更复杂的内齿高度和形状、更精密的内齿螺旋角度。
文档编号B21C23/08GK103028625SQ20121058100
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月27日 优先权日2012年12月27日
发明者严荣庆, 邹国林, 郑晓军, 奚文明 申请人:上海瑞斯乐复合金属材料有限公司, 上海振兴铝业有限公司, 欣狮铝业(上海)有限公司