一种变断面管挤压成型装置及挤压机的制作方法

1.本发明涉及无缝管道加工技术领域，更进一步涉及一种变断面管挤压成型装置。本发明还涉及一种挤压机。


背景技术：

2.钢钻杆生产的石油钻杆材料能满足使用要求，但是机加量大，加工成本高，而且材料利用率低下。铝合金钻杆的生产方法与钢钻杆完全不同，是用卧式挤压机挤压加工形成无缝管，一次挤压成型，生产流程短，效率高。
3.铝合金钻杆的端部设置螺纹结构与套管接头进行连接，铝合金钻杆在使用时，容易破坏的部位为铝合金管体与套管接头的螺纹连接区域，如果将铝合金管的管壁整体加厚，造成生产成本急剧提高。
4.对于本领域的技术人员来说，如何加强铝合金钻杆端部螺纹连接处的结构强度，是目前需要解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明公开一种变断面管挤压成型装置，能够加工管径不同的无缝管道，对容易发生破坏的部位着重提高强度，不需要整体改变管道的厚度，具体方案如下：
6.一种变断面管挤压成型装置，包括外模和内模，所述外模上沿轴向贯通设置加工通道，所述内模能够沿轴向伸入所述加工通道，所述外模和所述内模能够沿轴向相对移动；
7.所述加工通道沿轴向依次包括第一定径带、变径带和第二定径带；所述变径带的内径沿进料方向逐渐增大，所述第一定径带对接于所述变径带内径较小的一端，所述第二定径带对接于所述变径带内径较大的一端；
8.所述内模沿轴向依次包括缩径带和工作带；所述工作带外表面的直径相等，所述缩径带具有沿进料方向外径逐渐增大的渐增段。
9.可选地，所述变径带为圆锥面。
10.可选地，所述渐增段的轴向截面线为弧线。
11.可选地，所述缩径带还包括直径沿进料方向逐渐缩小的渐减段，所述渐减段平滑对接于所述渐增段的进料端。
12.可选地，所述渐减段的轴向截面线为弧面线。
13.可选地，所述外模还包括避让段，所述避让段位于所述第二定径带的出料端；所述避让段与所述第二定径带之间形成尺寸突变的台阶。
14.可选地，所述渐增段的轴向长度小于所述外模的轴向长度。
15.可选地，所述内模还包括进料支撑段，所述进料支撑段固定连接于所述缩径带；所述进料支撑段的外表面设置用于连接的外螺纹。
16.可选地，所述内模还包括拆装块，所述拆装块沿轴向固定在所述工作带上，用于匹配工具。
17.本发明还提供一种挤压机，包括上述任一项所述的变断面管挤压成型装置。
18.本发明提供一种变断面管挤压成型装置，外模沿轴向贯通设置加工通道，内模能够沿轴向伸入加工通道，外模和内模能够沿轴向相对移动改变轴向位置。加工通道的第一定径带内径各处为常量，第二定径带内径各处为常量，变径带的内径沿进料方向逐渐增大；第一定径带对接于变径带内径较小的一端，第二定径带对接于变径带内径较大的一端。内模沿轴向依次包括缩径带和工作带，工作带外表面的直径相等，缩径带具有沿进料方向外径逐渐增大的渐增段。由于外模和内模可相对轴向移动，当内模与外模重叠位置不同时，两者之间形成的间隙不同，当铸锭从两者之间的间隙中被挤出时，可以形成管壁厚度不同的部分，加工加工管径变化的无缝管道，可以加工两端厚、中间薄的管道，提升两端的结构强度。本发明的挤压机能够实现相同的技术效果。
附图说明
19.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。
20.图1为外模的截面图；
21.图2为内模的截面图；
22.图3为挤压前端管径较厚位置的示意图；
23.图4为挤压中间管径较薄位置的示意图；
24.图5为挤压后端管径较厚位置的示意图。
25.图中包括：
26.外模1、第一定径带11、变径带12、第二定径带13、避让段14、内模2、缩径带21、渐增段211、渐减段212、工作带22、进料支撑段23、拆装块24。
具体实施方式
27.本发明提供一种变断面管挤压成型装置，能够加工管径不同的无缝管道，对容易发生破坏的部位着重提高强度，不需要整体改变管道的厚度。
28.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本发明的变断面管挤压成型装置进行详细的介绍说明。
29.本发明提供一种变断面管挤压成型装置，包括外模1和内模2，图1为外模1的截面图，图2为内模2的截面图；外模1上沿轴向贯通设置加工通道，图1和图2中的轴向为横向，也即图中的虚线所示，加工通道和内模2的外表面均为中心对称的回转体结构。
30.内模2能够沿轴向伸入加工通道，外模1和内模2能够沿轴向相对移动，根据两者轴向相对位置的不同挤压形成不同管壁厚度的无缝管道。
31.加工通道为沿轴向贯通的结构，结合图1所示，加工通道沿轴向依次包括第一定径带11、变径带12和第二定径带13；第一定径带11自身各处沿轴线方向的直径相等，第二定径带13自身各处沿轴线方向的直径相等，第二定径带13的直径大于第一定径带11的直径。
32.变径带12的内径沿进料方向逐渐增大，结合图1所示，物料沿双箭头方向从左向右
移动，经过加工通道，变径带12的左端直径小，右端直径大，并且变径带12的各处呈平滑过渡，没有尺寸突变的位置。
33.第一定径带11对接于变径带12内径较小的一端，变径带12左端的直径最小，变径带12的最小直径与第一定径带11的直径相等，变径带12直径最小处与第一定径带11恰好对接，没有形成尺寸突变。
34.第二定径带13对接于变径带12内径较大的一端，变径带12右端的直径最大，变径带12的最大直径与第二定径带13的直径相等，变径带12直径最大处与第二定径带13恰好对接，没有形成尺寸突变。
35.结合图2所示，内模2沿轴向依次包括缩径带21和工作带22，工作带22外表面的轴向各处直径相等，缩径带21具有沿进料方向外径逐渐增大的渐增段211，进料方向为图2中从右向右的方向。渐增段211的直径从左向右逐渐增大，渐增段211的直径最大处与工作带22的直径相等。
36.结合图3至图5，对本发明的变断面管挤压成型装置的工作过程进行介绍说明，图中a表示待挤压加工的铸锭，b表示挤压成型的管道。图3为挤压前端管径较厚位置的示意图；图4为挤压中间管径较薄位置的示意图；图5为挤压后端管径较厚位置的示意图。
37.在挤压的过程中，内模2的工作带22始终用于成型管道的内表面，因此挤压成型的管道内表面的直径相等，外表面的直径存在变化。
38.结合图3和图5所示，当挤压成型较厚的管壁时，内模2的工作带22与外模1的第二定径带13相互配合，管道最终成型前内表面与工作带22接触，外表面与第二定径带13接触，受到工作带22和第二定径带13的配合挤压，铸锭材料被挤出后形成较厚的管壁。
39.结合图4所示，当挤压成型较薄的管壁时，内模2的工作带22与外模1的第一定径带11相互配合，管道最终成型前内表面与工作带22接触，外表面与第一定径带11接触，受到工作带22和第一定径带11的配合挤压，工作带22与第一定径带11之间的间隙小于工作带22与第二定径带13之间的间隙，因此铸锭材料被挤出后形成较薄的管壁。
40.通过调节外模1和内模2的轴向相对位置改变管壁的厚度，结合图3、图5和图4所示，当挤压较薄的管壁时，内模2相对更靠左侧。
41.在上述方案的基础上，本发明中的变径带12为圆锥面，如图1所示，变径带12的截面线呈直线。
42.渐增段211的轴向截面线为弧线，如图2所示；除此之外，渐增段211也可设置为锥面，此时的截面线为直线。
43.更进一步，本发明的缩径带21还包括渐减段212，渐减段212的直径沿进料方向逐渐缩小，渐减段212平滑对接于渐增段211的进料端，渐减段212和渐增段211共同构成整个缩径带21，渐减段212的直径最大处可能大于工作带22的直径。
44.通过设置渐减段212，使铸锭在进入工作带22与第一定径带11、或者工作带22与第二定径带13之间的间隙之前受到导向，使铸锭材料平缓地进入到间隙中进行挤压。结合图3和图5所示，外模1的第一定径带11通常只与渐增段211有重叠的部分，不与渐减段212重叠。
45.具体地，渐减段212的轴向截面线为弧线，在渐增段211和渐减段212相互对接的位置曲率平滑过渡。
46.结合图1所示，外模1还包括避让段14，避让段14位于第二定径带13的出料端；避让
段14与第二定径带13之间形成尺寸突变的台阶，当铸锭材料经过工作带22与第二定径带13的挤压形成管壁时，设置避让段14避免对管壁接触发生摩擦，因此避让段14与第二定径带13之间形成突变的尺寸变化。
47.在上述任一技术方案及其相互组合的基础上，渐增段211的轴向长度小于外模1的轴向长度，结合图3所示，渐增段211的轴向长度小于外模1上开设的加工通道的长度，铸锭材料受挤压从左向右移动时，截面逐渐减小。
48.如图2所示，本发明的内模2还包括进料支撑段23，进料支撑段23固定连接于缩径带21，进料支撑段23、缩径带21、工作带22依次沿轴向设置，进料支撑段23用于对整个内模2提供支撑，整个内模2呈悬臂，通过一端保持支撑。
49.进料支撑段23的外表面设置用于连接的外螺纹，进料支撑段23通过外螺纹连接于机械驱动结构上。
50.内模2还包括拆装块24，拆装块24沿轴向固定在工作带22上，拆装块24和进料支撑段23分别位于整个内模2的两端，拆装块24用于匹配工具，安装或拆卸时，先通过工具与拆装块24连接，对整个内模2施加扭转作用力，整个内模2能够相对旋转完成安装或拆卸。
51.本发明还提供一种挤压机，包括上述的变断面管挤压成型装置，驱动外模1与内模2相对移动，并推动铸锭材料经过外模1与内模2之间的间隙；该挤压机能够实现相同的技术效果。
52.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。