专利名称：金属件连铸成型挤压生产方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及冶金和机加工领域，特别涉及一种金属件连铸成型挤压生产方法及装置。
背景技术：
目前，钢铁厂使用的连铸连轧生产工艺，全称连续铸造连续轧制(英文 ContinueCasting Direct Rolling，简称CCDR)，是把液态钢倒入连铸机中轧制出钢坯(称为连铸坯)，然后不经冷却，在均热炉中保温一定时间后直接进入热连轧机组中轧制成型的钢铁轧制工艺。这种工艺虽然能将把铸造和轧制两种工艺结合起来，相比于传统的先铸造出钢坯后经加热炉加热再进行轧制的工艺具有简化工艺、改善劳动条件、增加金属收得率、 节约能源、提高连铸坯质量、便于实现机械化和自动化的优点，但是连轧出来的产品一般为钢板或盘条，这些钢板或盘条只能作为金属加工用的原材料，将这些原材料生产成金属零部件，还需要其他金属加工手段。目前，金属件加工方式有浇铸成型法、粉末冶金(精密压铸)法和金属机加工法几种类型。其中使用金属液体模具浇铸成型法，主要做法是通过沙模、蜡模、金属模等各种模具浇筑成金属件，再经过切削加工，最后经过表面处理而成。其缺点是每一件产品生产过程中都有明显的时间差，采用的是单件制作方式，不具备连贯性，并且通过浇铸成型法生产的金属件，因该法生产的金属件的金属致密度不高，金属内部气泡多，其强度不够，并且这种方法生产的金属件表面粗糙，公差范围大，不耐磨，易损耗，加工工序繁杂，人工多，耗材量大，正品率不高。粉末冶金(精密压铸)法，是制取金属或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。其工艺主要是将金属粉末置入各类模具，而后压制，最后通过高温烧结，再行整形后成品，其缺点是工艺繁杂，性能不稳定，强度不够，不耐磨，成本高，销售价格高。金属机加工法，即原材料直接切削法，包括金属的车、铣、刨、钴、轧、铸造等加工过程通俗地讲，就是将所需的原料金属材料，如金属棒、金属板、金属块等，通过各类机床进行车、镗、钻、铣、磨等机加工手段对金属进行加工而形成的产品。这种方式生产金属件的主要缺点是，加工过程中材料耗费大，工艺繁杂，导致误差较大，人工等费用大，产品合格率低，成本较高。本发明人通过对连铸工艺和金属浇铸成型法的深入研究，不断地改进生产工艺和设备研发，在充分发挥连铸工艺的技术优势的基础上，借鉴金属浇铸成型法的生产特点，提出了本发明的技术方案。从而使金属件的质量得到提升，同时解决了金属件不能连续生产， 且生产效率不高的问题
发明内容
本发明的目的在于公开一种金属件连铸成型挤压生产方法。本发明的另一目的在于公开一种金属件连铸挤成型压生产装置。本发明的技术目的是通过如下方式实施的，一种金属件连铸成型挤压生产方法，该方法的主要步骤如下第一步金属熔炼，将金属融化成金属液体，存储在液态金属容器中；第二步浇铸金属液体，两辊筒通过旋转轴平行安装在机架的同一水平面上，每个辊筒上各刻制有若干个模具型腔，在两辊筒上的该模具型腔相互配对设置，将金属液体浇铸到位于两辊筒相接触的模具型腔内；同时，该两辊筒同步向内侧滚动，两个辊筒滚动带动液体进入模具型腔内，使模具型腔内的金属液体达到充满状态，模具内的金属液体被辊筒挤压；第三步金属件脱模，该辊筒的两端中心线上各设有旋转轴，其中至少一端的旋转轴为空心轴，冷却液从旋转轴中心进入辊筒内，经热交换的冷却液从旋转轴中流出，金属液体经过辊筒挤压降温后，形成固态金属件，向下自动脱离模具型腔。在该第三步之后，第四步金属件分割，脱离模具型腔的金属件通过传动机构传送到分割设备，该分割设备切断连接在金属件两端的连接线，得到金属件成品。该冷却液为水。一种金属件连铸成型挤压生产装置，该装置主要包括机架、两个辊筒，该辊筒的两端中心线上各设有旋转轴，其中至少一端的旋转轴为空心轴，两辊筒通过旋转轴平行安装在机架的同一水平面上，该两辊筒同步向内侧滚动；该辊筒上各刻制有若干个模具型腔，两辊筒上模具型腔相互配对设置；冷却管的出口设置在旋转轴的空心处。所述的旋转轴通过设置在该辊筒两端的端盖固定连接在辊筒上。所述的辊筒内部空腔的直径大于旋转轴的空心直径。
安装在辊筒两端的旋转轴均为的空心轴。该模具型腔沿辊筒的外周面上均勻分布。在该辊筒的外周面上，沿轴线方向设有两组或两组以上的模具型腔，该两辊筒上的两组或两组以上的模具型腔相互配对设置。该装置还包括一传动机构，该传动机构将脱离模具型腔的金属件传送到分割设备，该分割设备切割金属件两端的连接线。本发明的关键点在于，制作刻有产品模具的两个圆柱型辊筒，将其水平按模具形状对称紧密相联卧悬；金属液体自上方连续不断灌入圆柱型辊筒紧密相联的切点上的模具型腔内，辊筒连续不断地向内侧滚动，金属液体通过辊筒向内侧的滚动得到充分的挤压；在辊筒内部不断流动的水使模具内的金属液体在到达两个辊筒切线以下时降温成为固体。金属固体向下自动脱离模具成为半成品。脱模后的金属件连续不断地进入带有模具的液压机分割。本发明的优点在于，1、因金属液体是从存储容器的底部中流出，金属废渣悬浮在容器内的金属液体上表面，流出的金属液体纯净，无废渣，提高了产品的合格率。
2、生产流水线一条龙自动循环操作，生产工艺过程一次成型使原材料可为金属加工剩余料、废料，成本小，合格率高，最高可以达到100 %。3、生产工艺流程少，工序简化，产品质量可控度高；4、由于浇铸、成型、挤压连续的循环作业模式，可以连续不断的生产金属件，彻底改变了用机加工生产金属件的方式，生产效率高；5、由于金属件在液态向固态转变过程中受到强力挤压，残留在金属液体中的气泡被挤出，其致密性大大增加产品强度也大大增强了，并且产品无气泡，耐磨耐用，外观达标；下面通过具体实施例，通过附图，对本发明进行详细说明。
图1为本发明的装置的示意图；图2为本发明辊筒结构示意图；图3为本发明辊筒内装有冷却液的示意图；图4具有两组不同模具型腔的两辊筒示意图；图5本发明分割装置位置示意具体实施例方式请参见图1，为本发明的装置示意图，该金属件连铸成型挤压生产装置，主要包括金属容器2、两辊筒31、32，，在使用钢水生产金属件时，该金属容器2保持金属液体1在摄氏1600度至1650度温度左右，在金属容器2的底部设有出口 21。如果使用其他金属材料生产金属件时，金属容器2保持其内的金属为液态。在具体实施例中，该出口 21的开口大小可以通过机械结构或通过电器控制机械结构实现，这种控制钢水流量的方式本技术领域的人员都可以实施，为了节省篇幅，在此对控制开口流量的结构不做进一步介绍。同理，对下面将要说明的技术内容，涉及现有技术的结构或安装方式也不做详细说明，比如辊筒的安装和驱动机构，金属件的传送等，都不在此详细介绍。流出的金属液体流量的大小与进入模具型腔的金属液体的多少基本相同，如果在模具型腔之间设有连接槽的，则控制从金属容器流出的液体与模具型腔和连接槽的容置相当。该辊筒31、32可由一金属圆柱体机加工而成，及车削圆柱体的两端达到旋转轴 35,36的直径尺寸，再在旋转轴35、36中心钻通孔，或者盲孔，然后通过旋转轴35、36的钻孔，对圆柱体中部镗孔。这样形成了一体成型的辊筒。即辊筒31、32的中心线上各设有旋转轴35、36，其中辊筒31、32至少一端的旋转轴35、36为空心轴，两辊筒31、32通过旋转轴 35、36平行安装在机架3的同一水平面上，该两辊筒31、32同步向内侧滚动；该辊筒31、32 上各刻制有若干个模具型腔，两辊筒31、32上模具型腔相互配对设置；冷却管(图中未标出)的出口设置在旋转轴35、36的空心处，冷却液通过冷却管喷入辊筒31、32。两辊筒31、32并排安装在机架3上，两辊筒31、32的传动机构相联，同步转动，当辊筒31旋转一周时，棍筒32也旋转一周，辊筒31、32在切线34处滚动接触，辊筒31、32在该切线34的接触线旋转一周后，这两条接触线仍保持同点接触。在辊筒31上刻制有若干个金属件模具型腔314，请参考图2、图3，模具型腔314绕辊筒31的外周面均勻设置，模具型腔314的数量，可根据需要加工的金属件的尺寸大小和辊筒的直径来设计。每个模具型腔314之间均设有连接槽315，通过连接槽315将各模具型腔314沿圆周方向串联起来。同样，在辊筒32上刻制有若干个金属件模具型腔324，模具型腔3M绕辊筒32的外周面均勻设置，模具型腔3M的数量，与辊筒31上的模具型腔数量相同，该模具型腔在两辊筒上相互配对设置，并且一一对应，即设置在辊筒31上的模具型腔314与设置在辊筒32上的模具型腔3 作合在一起时，形成被加工金属件11的完整外部轮廓。在辊筒31、32同步向内侧滚动旋转到切线34处时，设置在辊筒31上的模具型腔314与设置在辊筒32上的模具型腔 324正好作合。两个辊筒滚动带动金属液体1进入模具型腔内，使模具内的金属液体达到充满状态，液体金属1充满到模具型腔314和模具型腔3M所包围的空间，形成所需要的金属件，液体金属在该空间内迅速冷却，凝固成金属件11。在另一实施例中，辊筒31可旋转地固定在机架3上，辊筒32可旋转地安装在机架 3上，该辊筒32在水平方向留有一定位移空间，推力装置33将该辊筒32向辊筒31推压，推力装置33对辊筒32的推压力可根据被加工金属件的要求进行调整。在模具型腔314、315 内的金属液体1在辊筒31、32的滚压下被充分挤压，由于金属从液态向固体转换的瞬间受到强挤压力的作用，金属件的致密性大大增加。该两辊筒31、32的柱面，特别是模具型腔314、315受到液体金属的作用，大量的热能传导到两辊筒31、32上，使其温度升高，将会影响设备的正常工作。本实施例中，是通过在两辊筒31、32的内部罐入流动的冷却液，使两辊筒31、32能一直保持工作温度。具体方案是在辊筒31两端分别设置设有端盖311、312，空心轴35在端盖311、312的中心轴线上， 空心轴35由动力装置驱动，动力装置未在附图中标出，空心轴35通过端盖311、312带动辊筒31旋转。冷却液5从一个空心轴35的内部351进入辊筒31内，从安装在辊筒31另一端的空心轴352流出。流出的冷却液5带走辊筒31的热能，降低辊筒31外柱面的温度。与辊筒31降温结构一样，在辊筒32两端分别设置设有端盖321、322，空心轴36在端盖321、322的中心轴线上，空心轴36由动力装置驱动，动力装置未在附图中标出，空心轴 36通过端盖321、322带动辊筒32旋转。冷却液5从一个空心轴36的内部361进入辊筒 32内，从安装在辊筒32另一端的空心轴362流出。流出的冷却液5带走辊筒32的热能，降低辊筒32外柱面的温度。随着辊筒31、32的滚动，经挤压和冷却后而凝固的金属件11向下脱离辊筒31、32， 由于在向模具型腔314、315浇灌金属液体时，一部份金属液体流入连接槽315、325内，在金属件冷却凝固时，流入到连接槽315、325内的金属也凝固成连接线12，该连接线12将金属件11串联在一起。另设一传动机构，该传动机构主要包含一传动轮4，该传动轮4通过链条43与辊筒 31、32的转动速度同步，转动直径相同，其传送速度与辊筒31、32的切线34的速度相同，保证将脱离模具型腔314、315的金属件11同步传送该装置液压成型机6。该传动机构还包含传送带(图中未标出)，辅助传送轮41、42、44。该传动机构该装置还包含一液压成型机，该液压机成型机将脱离模具型腔的金属件传送到液压成型机，该液压成型机对金属件进一步挤压成型。
在另一实施例中，在该辊筒的外周面上，沿轴线方向，设有两种或两种以上的不同形状的模具型腔，该两辊筒上的两种或两种以上的不同形状的模具型腔相互配对设置。如图2所示，在辊筒31上设有两个模具型腔314、316，该两个模具型腔314、316绕辊筒31的外周面均勻设置，模具型腔314、316的数量，可根据需要加工的金属件的尺寸大小和辊筒的直径来设计。每个模具型腔314、316之间均设有连接槽315、317，通过连接槽315、317将各模具型腔314、316沿圆周方向串联起来。同样，在辊筒32上设有两种模具型腔324、326， 该两种模具型腔324、3沈绕辊筒32的外周面均勻设置，模具型腔324、326的数量，可根据需要加工的金属件的尺寸大小和辊筒的直径来设计。每个模具型腔324、3沈之间均设有连接槽325、327，通过连接槽325、327将各模具型腔324、3沈沿圆周方向串联起来。在辊筒 32模具型腔324、326的数量，与辊筒31上的模具型腔314、316数量相同，该模具型腔314 与324、316与3 在两辊筒上相互配对设置，并且一一对应，即设置在辊筒31上的模具型腔314与设置在辊筒32上的模具型腔3M作合在一起时，形成被加工金属件11的完整外部轮廓；即设置在辊筒31上的模具型腔316与设置在辊筒32上的模具型腔3 作合在一起时，形成被加工金属件(图中未标出)的完整外部轮廓。在辊筒31、32同步向内侧滚动旋转到切线34处时，设置在辊筒31上的模具型腔314、316与设置在辊筒32上的模具型腔 3对、3沈正好作合。两个辊筒滚动带动液体进入模具型腔内，使模具内的金属液体达到充满状态，液体金属充满到模具型腔314和324、模具型腔316和3 所包围的空间，形成所需要的金属件，液体金属在该空间内迅速冷却，凝固成金属件，这样一次可以生产两个金属件。在其他实施例中，如果要一次生产两个相同的金属件，则设置在辊筒31上的两个模具型腔314、316的形状是相同的，相应地，设置在辊筒32上的两个模具型腔324、326的形状是相同的，模具型腔314与3M作合，模具型腔316与3 作合，以这种方式一次生产两个相同的金属件。如果要一次生产两个不相同的金属件，则设置在辊筒31上的两个模具型腔314、 316的形状是不相同的，相应地，设置在辊筒32上的两个模具型腔324、326的形状也不相同，模具型腔314与3M作合，模具型腔316与3 作合，以这种方式一次生产两个不相同的金属件。根据同样的方法，采用另外的实施例，可以在辊筒上设置两个以上相同的模具型腔，也可以在辊筒上设置两个以上不相同的模具型腔，这样可以同时生产出两个以上相同的金属件或不相同金属件。其装置的结构相似，在此不再赘述。以上实施例为本发明的最佳实施方式，依照本发明构思的其他实施方式也属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种金属件连铸成型挤压生产方法，该方法的主要步骤如下第一步金属熔炼，将金属融化成金属液体，存储在容器中；第二步浇铸金属液体，两辊筒通过旋转轴平行安装在机架的同一水平面上，，每个辊筒上各刻制有若干个模具型腔，在两辊筒上的该模具型腔相互配对设置，将金属液体浇铸到位于两辊筒相接触的模具型腔内；同时，该两辊筒同步向内侧滚动，两个辊筒滚动带动液体进入模具型腔内，使模具型腔内的金属液体达到充满状态，模具内的金属液体被辊筒挤压；第三步金属件脱模，该辊筒的两端中心线上各设有旋转轴，其中至少一端的旋转轴为空心轴，冷却液从旋转轴中心进入辊筒内，并从旋转轴中流出，金属液体经过辊筒挤压降温后，形成固态金属件，向下自动脱离模具型腔。
2.根据权利要求1所述的金属件连铸成型挤压生产方法，其特征在于在该第三步之后，第四步金属件分割，脱离模具型腔的金属件通过传动机构传送到分割设备，该分割设备切断连接在金属件两端的连接线，得到金属件成品。
3.根据权利要求1或2所述的金属件连铸挤压成型生产方法，其特征在于该冷却液为水。
4.一种金属件连铸成型挤压生产装置，该装置主要包括机架、两个辊筒，其特征在于 该辊筒的两端中心线上各设有旋转轴，其中至少一端的旋转轴为空心轴，两辊筒通过旋转轴平行安装在机架的同一水平面上，该两辊筒同步向内侧滚动；该辊筒上各刻制有若干个模具型腔，两辊筒上模具型腔相互配对设置；冷却管的出口设置在旋转轴的空心处。
5.根据权利要求4所述的金属件连铸成型挤压生产装置，其特征在于所述的旋转轴通过设置在该辊筒两端的端盖固定连接在辊筒上。
6.根据权利要求4所述的金属件连铸成型挤压生产装置，其特征在于所述的辊筒内部空腔的直径大于旋转轴的空心直径。
7.根据权利要求4、5或6所述的金属件连铸成型挤压生产装置，其特征在于安装在辊筒两端的旋转轴均为的空心轴。
8.根据权利要求4、5或6所述的金属件连铸成型挤压生产装置，其特征在于该模具型腔沿辊筒的外周面上均勻分布。
9.根据权利要求7所述的金属件连铸成型挤压生产装置，其特征在于在每个模具型腔之间均设有连接槽，连接槽将各模具型腔沿圆周方向串联。
10.根据权利要求8所述的金属件连铸成型挤压生产装置，其特征在于在每个模具型腔之间均设有连接槽，连接槽将各模具型腔沿圆周方向串联。
11.根据权利要求4、5、6、9或10所述的金属件连铸成型挤压生产装置，其特征在于 在该辊筒的外周面上，沿轴线方向设有两组或两组以上的模具型腔，该两辊筒上的两个或两个以上的模具型腔相互配对设置。
12.根据权利要求4、5、6、9或10所述的金属件连铸成型挤压生产装置，其特征在于 该装置还包括一传动机构，该传动机构将脱离模具型腔的金属件传送到分割设备，该分割设备切割金属件两端的连接线。
13.根据权利要求11所述的金属件连铸成型挤压生产装置，其特征在于该装置还包括一传动机构，该传动机构将脱离模具型腔的金属件传送到分割设备，该分割设备切割金属件两端的连接线。
全文摘要
一种金属件连铸成型挤压生产装置和方法，该装置主要包括机架、两个辊筒，其特征在于该辊筒的两端中心线上各设有旋转轴，其中至少一端的旋转轴为空心轴，两辊筒通过旋转轴平行安装在机架的同一水平面上，该两辊筒同步向内侧滚动；该辊筒上各刻制有若干个模具型腔，两辊筒上模具型腔相互配对设置；冷却管的出口设置在旋转轴的空心处。本发明的生产装置和方法由于浇铸、成型、挤压连续的循环作业模式，可以连续不断的生产金属件，彻底改变了用机加工生产金属件的方式，生产效率高；同时，所生产的金属件的致密性大大增加，产品强度高，无气泡，表面光滑。
文档编号B22D11/126GK102294448SQ20101021075
公开日2011年12月28日 申请日期2010年6月28日 优先权日2010年6月28日
发明者钱大方 申请人:钱大方