一种适用于不同直径的管件切割装置的制作方法

本发明属于机械技术领域，涉及一种管件切割装置，特别是一种适用于不同直径的管件切割装置。

背景技术：

在大型铸件造型生产过程中，需要在砂型中预先放置陶瓷管作为浇道，陶瓷浇管起到金属液导流作用。由于砂型的大小不一，导致使用的陶瓷浇管长短和管径尺寸不尽相同，通常情况下，操作工必须按需要的管径规格、长度尺寸切割截取陶瓷管，然后再拼接使用。

请参阅中国专利《一种管材切割装置》，申请号：201510013353.X，本发明公开了一种管材切割装置，属于浇铸领域，解决现有技术中，陶瓷浇管切割时容易破损的技术问题，本发明提供的管材切割装置包括底座、切割刀具和夹具组件，夹具组件包括左夹头、右夹头和夹头驱动单元，管材夹持在左夹头和右夹头之间，夹头驱动单元驱动左夹头或者右夹头以带动管材绕其轴心旋转，切割刀具沿着管材旋转方向进行切割，管材切割装置还包括固定连接在底座上的管件支撑架，管件支撑架抱设于管材外壁，管件支撑架上设有在径向方向上夹持管材的定位件。本发明应用于对管材进行切割，尤其是对陶瓷管进行切割。

但上述管材切割装置中所述的管件支撑架的口径是一定的，不能更改，如果切割较大或者较小直径的管件时，则需要拆卸管件支撑架，然后再换上合适的管件支撑架，操作较为麻烦。

综上所述，为解决现有管件切割装置结构上的不足，需要设计一种能够适用不同管件直径尺寸的管件切割装置。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种能够适用不同管件直径尺寸的管件切割装置。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种适用于不同直径的管件切割装置，包括：

底座，沿所述底座的长度方向设置有至少一条滑槽；

两个三爪卡盘，分别可拆卸连接于所述底座的两端；

支撑组件，位于两个所述三爪卡盘之间，并滑接于滑槽上；

切割组件，安装于所述底座上；

所述的底座由铝合金复合材料制成，所述铝合金复合材料包括体积比为2-6％的增强颗粒与体积比为10-20％的碳化硼骨架、余量的铝合金基体通过真空无压浸渗法复合而成。

本发明提供的适用于不同直径的管件切割装置通过三爪卡盘以及支撑组件完成不同直径管件的固定，通过切割组件完成不同直径管件的切割与打磨，提高了管件切割装置的灵活性与安全性。本发明装置中的底座由铝合金复合材料制成，该铝合金复合材料包含碳化硼骨架增强层，碳化硼是一种陶瓷材料，具有良好的物理、化学性能和力学性能，近乎恒定的高温硬度、高模量、高耐磨性、抗氧化性、耐酸碱性强以及良好的中子吸收性能等特点，在防弹材料、防辐射材料、高温耐磨和自润滑材料、特种耐酸碱浸蚀材料、切割研磨工具以及原子反应堆控制和屏蔽材料等方面有极大的应用前景和发展空间。但由于碳化硼材料的烧结温度过高、难以致密化及韧性低等缺点，限制了它的应用范围。因此，本发明装置底座中将碳化硼材料与铝合金进行结合使用，不仅扩大了碳化硼的使用范围，而且将碳化硼的优点应用于铝合金材料中，制成强度、韧性、耐磨性等综合性能更优的铝合金复合材料，。

在上述的一种适用于不同直径的管件切割装置中，所述铝合金基体的成分及其质量百分比为：Mg：3.5-4.0％，Si:0.4-0.8％，C:0.5-0.9％，Cr:0.35-0.8％，Mo:0.05-0.12％，B:0.05-0.25％，Nb:0.08-0.25％，Zr：0.12-0.16％，余量为Al及不可避免的杂质。

本发明管件切割装置底座铝合金复合材料中的铝合金基体采用配伍合理的铝合金制成，其中Mg在合金中与基体铝元素生成大量Mg₅Al相，而通过热处理能使全部Mg₅Al相固溶到铝合金基体α相中，使得合金具有优异的常温力学性能。Si与Al可形成Al+Si共晶液相，是提高铝合金铸造流动性的主要成分，Si也可与Mg形成Mg₂Si强化相，增强铝合金的强度。元素Cr与C可形成Cr₇C₃和Cr₂₃C₆碳化物硬质相，与B能形成硼铬化物CrB、Cr₂B硬质相。元素B与C可形成BC碳化物硬质相。元素Mo与C可形成Mo₂C特殊碳化物。由于这些元素所形成的碳化物均以硬质相存在于组织中，材料硬度很高，阻碍了磨料在材料亚表层的滑动，从而有效地抑制了犁沟及微观切削现象的发生，起到增强材料耐磨性的作用。需要注意的是，碳化物数量的增加虽然可以提高堆焊层的初始硬度和耐磨性，但硬度增加的同时会使材料组织变脆，抗裂性能下降。元素Nb的加入主要是为了增加韧性以提高材料的抗裂性能。元素Zr的加入可以与Al形成Al₃Zr，成为固溶体的外来异质结晶核心，使结晶晶粒细化，提高合金的高温强度，Zr还能与合金液中的氢反应，生产ZrH，溶于合金液中起除气作用，减少针孔、疏松等缺陷，进而显著提高合金的力学性能。在铝合金领域，各元素之间的作用不是单独存在的，而是通过各成分以及组分的百分比形成一个整体，本发明管件切割装置中底座正是通过铝合金整体的合理配伍，进一步提高底座的耐磨性能和力学性能，进而提高管件切割装置的性能和使用寿命。

在上述的一种适用于不同直径的管件切割装置中，所述的增强颗粒为氮化硼颗粒，所述氮化硼颗粒的粒径小于碳化硼骨架的孔径。在铝合金复合材料中添加增强颗粒是一种简单的物理增强方式，可以适当提高铝合金复合材料的耐磨性和其它力学性能。

在上述的一种适用于不同直径的管件切割装置中，所述真空无压浸渗的温度为950-980℃，保温时间为20-30min。

在上述的一种适用于不同直径的管件切割装置中，设置于所述底座上的滑槽数量为两条，呈前后平行分布，其中，两条滑槽的长度不等，所述三爪卡盘与所述支撑组件滑接于较长一条的滑槽上，所述切割组件滑接于较短一条的滑槽上。

在上述的一种适用于不同直径的管件切割装置中，所述三爪卡盘呈倒置的T型结构设置，其中，所述三爪卡盘的横向一侧设置有第一凸块，与滑槽相配合；所述三爪卡盘的竖向一侧呈拱形设置，且沿所述三爪卡盘的竖向一侧的厚度方向开设有第一通孔。

在上述的一种适用于不同直径的管件切割装置中，沿第一通孔的轴线方向呈环形阵列设置有若干个固定条，其中，固定条与第一通孔的孔壁之间为分体式连接，通过连接于固定条上的螺纹紧固件的旋转，改变若干个固定条所围成的圆的直径。

在上述的一种适用于不同直径的管件切割装置中，所述支撑组件包括：

底板，一侧设置有与滑槽相配合的第二凸块；

支撑件，一端与底板相连，沿支撑件另一端的厚度方向开设有第二通孔；

若干个调节元件，安装于第二通孔的孔壁上，通过调整调节元件伸缩长度，从而固定不同直径的管件。

在上述的一种适用于不同直径的管件切割装置中，支撑件包括两个上下设置，且合抱而成的上盖与下盖，其中，下盖呈T形设置，下盖的一端与底板相连，沿下盖另一端的厚度方向开设有第二通孔一半的圆弧；上盖呈拱形设置，沿上盖的厚度方向开设有第二通孔另一半的圆弧。

在上述的一种适用于不同直径的管件切割装置中，沿第二通孔的轴线方向设置有若干个通槽，且通槽均分布于上盖中第二通孔一半的圆弧壁上；其中，调节元件与通槽配合使用，且调节元件沿通槽的厚度方向移动。

在上述的一种适用于不同直径的管件切割装置中，调节元件包括：

调节块，呈弧形设置，与通槽相配合；

调节杆，一端与调节块相连，另一端贯穿上盖。

在上述的一种适用于不同直径的管件切割装置中，所述切割组件包括：

滑接于滑槽上的基板；

支臂，呈L形设置，其中，支臂的一端滑接于基板上；

切刀，扣接于支臂的另一端上。

在上述的一种适用于不同直径的管件切割装置中，支臂呈T形结构设置，其中，支臂的竖向一侧旋转连接于基板上，支臂的横向一侧的两端分别设置有切刀和磨刀。

与现有技术相比，本发明提供的适用于不同直径的管件切割装置，通过三爪卡盘以及支撑组件完成不同直径管件的固定，通过切割组件完成不同直径管件的切割与打磨，提高了管件切割装置的灵活性与安全性。另外，本装置中的底座采用同时具有碳化硼材料与铝合金的增强型铝合金复合材料制成，且铝合金通过特定配比，进一步提高了底座的强度、韧性、耐磨性等综合性能。

附图说明

图1是本发明一种适用于不同直径的管件切割装置的结构示意图。

图2是本发明一较佳实施例中支承架的结构示意图。

图3是本发明另一较佳实施例中切割组件的结构示意图。

图中，100、底座；110、滑槽；200、三爪卡盘；210、第一凸块；220、第一通孔；230、固定条；300、支撑组件；310、底板；311、第二凸块；320、支撑件；321、第二通孔；321a、通槽；322、上盖；323、下盖；330、调节元件；331、调节块；332、调节杆；400、切割组件；410、基板；420、支臂；430、切刀；440、磨刀。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1和图2所示，本发明提供的一种适用于不同直径的管件切割装置，包括：底座100，底座由铜合金制成，沿底座100的长度方向设置有至少一条滑槽110；两个三爪卡盘200，分别可拆卸连接于底座100的两端；支撑组件300，位于两个三爪卡盘200之间，并滑接于滑槽110上，用以支撑不同直径管件的中部；切割组件400，安装于底座100上，用以切割不同直径的管件。

管件切割装置的工作原理：首先将管件的两端固定于两个三爪卡盘200上，且管件的中部通过支撑组件300固定，然后通过切割组件400根据所需长度的不同，进行切割。当切割组件400将管件一分为二时，其中一段的管件两端分别受到其中一个三爪卡盘200的固定和支撑组件300的固定，其位置不发生变动，便于后续的切割，另一段管件的一端受另一三爪卡盘200的固定，方便取下。

本发明提供的管件切割装置，其中，固定于底座100两端的三爪卡盘200的三爪卡件所围成的圆的半径可变，位于两个三爪卡盘200之间的支撑组件300能够固定不同直径的管件，从而实现不同直径管件的切割。

优选地，如图1和图2所示，设置于底座100上的滑槽110数量为两条，呈前后平行分布，其中，两条滑槽110的长度不等，三爪卡盘200与支撑组件300滑接于较长一条的滑槽110上，切割组件400滑接于较短一条的滑槽110上；根据管件切割长度的需要，可将切割组件400和支撑组件300分别在其相应的滑槽110上移动，提高了管件切割装置的灵活性。

优选地，如图1和图2所示，三爪卡盘200呈倒置的T型结构设置，其中，三爪卡盘200的横向一侧设置有第一凸块210，与滑槽110相配合；三爪卡盘200的竖向一侧呈拱形设置，且沿三爪卡盘200的竖向一侧的厚度方向开设有第一通孔220，作为管件的安装通道。

优选地，如图1和图2所示，沿第一通孔220的轴线方向呈环形阵列设置有若干个固定条230，其中，固定条230与第一通孔220的孔壁之间为分体式连接，通过连接于固定条230上的螺纹紧固件的旋转，改变若干个固定条230所围成的圆的直径。

优选地，如图1和图2所示，固定条230的数量为三个，稳固定位安装于第一通孔220内的管件，其中，固定条230沿第一通孔220的半径方向移动，且每根固定条230之间的移动相对独立，而这种设计便于管壁不均的中空管件的固定，提高切割质量。

优选地，如图1和图2所示，支撑组件300包括：底板310，一侧设置有与滑槽110相配合的第二凸块311；支撑件320，一端与底板310相连，沿支撑件320另一端的厚度方向开设有第二通孔321，作为管件的安装通道；若干个调节元件330，安装于第二通孔321的孔壁上，通过调整调节元件330伸缩长度，从而固定不同直径的管件。

优选地，如图1和图2所示，支撑件320包括两个上下设置，且合抱而成的上盖322与下盖323，其中，下盖323呈T形设置，下盖323的一端与底板310相连，沿下盖323另一端的厚度方向开设有第二通孔321一半的圆弧；上盖322呈拱形设置，沿上盖322的厚度方向开设有第二通孔321另一半的圆弧。

优选地，如图1和图2所示，上盖322一端与下盖323横向设置的一端旋转连接，实现上盖322与下盖323之间的自由开合，上盖322的另一端与下盖323横向设置的另一端相扣接，实现固定穿射于支撑组件300上的管件，防止管件的水平移动。

优选地，如图1和图2所示，沿第二通孔321的轴线方向设置有若干个通槽321a，且通槽321a均分布于上盖322中第二通孔321一半的圆弧壁上；其中，调节元件330与通槽321a配合使用，且调节元件330沿通槽321a的厚度方向移动。

优选地，如图1和图2所示，调节元件330包括：调节块331，呈弧形设置，与通槽321a相配合；调节杆332，一端与调节块331相连，另一端贯穿上盖322，可通过手动调节，使得调节块331沿通槽321a的厚度方向前进与倒退。

优选地，如图1和图2所示，切割组件400包括：滑接于滑槽110上的基板410；支臂420，呈L形设置，其中，支臂420的一端滑接于基板410上；切刀430，扣接于支臂420的另一端上，当需要切割时，支臂420沿基板410的宽度方向进给，通过切刀430进行管件的切割；当完成切割后，支臂420沿基板410的宽度方向退刀，便于切割后的管件取下。

优选地，如图3所示，支臂420呈T形结构设置，其中，支臂420的竖向一侧旋转连接于基板410上，支臂420的横向一侧的两端分别设置有切刀430和磨刀440，当管件切割完成后，通过旋转支臂420，使得磨刀440对准管件的切口端进行打磨，防止管件在切割后，拿取时划伤工人的手指，提高管件切割装置的安全性。

本发明提供的适用于不同直径的管件切割装置，通过三爪卡盘200以及支撑组件300完成不同直径管件的固定，通过切割组件400完成不同直径管件的切割与打磨，提高了管件切割装置的灵活性与安全性。

优选地，底座由铝合金复合材料制成，下面通过具体实施例进一步说明底座。

实施例1

底座由铝合金复合材料制成，所述的铝合金复合材料由体积比4％的增强颗粒、体积比为15％的碳化硼骨架以及余量的铝合金基体通过真空无压浸渗法复合而成，所述铝合金基体由以下质量百分比成分组成：Mg:3.8％，Si:0.6％，C:0.7％，Cr:0.55％，Mo:0.08％，B:0.15％，Nb:0.16％，Zr：0.14％，余量为Al及不可避免的杂质。

将上述的铝合金熔炼成铝液，碳化硼骨架、氮化硼颗粒以及铝液的氧化铝坩埚置于气氛炉内，抽至10Pa以下真空充氩气，在氩气保护下快速升温至960℃，保温25min。随后关电随炉冷却，待炉内温度降至室温后得铝合金复合材料，最后加工得底座。

实施例2

底座由铝合金复合材料制成，所述的铝合金复合材料由体积比5％的增强颗粒、体积比为18％的碳化硼骨架以及余量的铝合金基体通过真空无压浸渗法复合而成，所述铝合金基体由以下质量百分比成分组成：Mg:3.6％，Si:0.5％，C:0.8％，Cr:0.66％，Mo:0.10％，B:0.20％，Nb:0.22％，Zr：0.15％，余量为Al及不可避免的杂质。

将上述的铝合金熔炼成铝液，碳化硼骨架、氮化硼颗粒以及铝液的氧化铝坩埚置于气氛炉内，抽至10Pa以下真空充氩气，在氩气保护下快速升温至970℃，保温22min。随后关电随炉冷却，待炉内温度降至室温后得铝合金复合材料，最后加工得底座。

实施例3

底座由铝合金复合材料制成，所述的铝合金复合材料由体积比2％的增强颗粒、体积比为20％的碳化硼骨架以及余量的铝合金基体通过真空无压浸渗法复合而成，所述铝合金基体由以下质量百分比成分组成：Mg:3.5％，Si:0.8％，C:0.5％，Cr:0.8％，Mo:0.05％，B:0.25％，Nb:0.08％，Zr：0.16％，余量为Al及不可避免的杂质。

将上述的铝合金熔炼成铝液，碳化硼骨架、氮化硼颗粒以及铝液的氧化铝坩埚置于气氛炉内，抽至10Pa以下真空充氩气，在氩气保护下快速升温至950℃，保温30min。随后关电随炉冷却，待炉内温度降至室温后得铝合金复合材料，最后加工得底座。

实施例4

底座由铝合金复合材料制成，所述的铝合金复合材料由体积比6％的增强颗粒、体积比为10％的碳化硼骨架以及余量的铝合金基体通过真空无压浸渗法复合而成，所述铝合金基体由以下质量百分比成分组成：Mg:4.0％，Si:0.4％，C:0.9％，Cr:0.35％，Mo:0.12％，B:0.05％，Nb:0.25％，Zr：0.12％，余量为Al及不可避免的杂质。

将上述的铝合金熔炼成铝液，碳化硼骨架、氮化硼颗粒以及铝液的氧化铝坩埚置于气氛炉内，抽至10Pa以下真空充氩气，在氩气保护下快速升温至980℃，保温20min。随后关电随炉冷却，待炉内温度降至室温后得铝合金复合材料，最后加工得底座。

对比例1

该对比例中的底座为通过普通铝合金制成。

对比例2

对比例2与实施例1的区别仅在于，采用如实施例1的铝合金通过普通加工方法制成底座，即不含有碳化硼骨架、氮化硼颗粒。

将实施例1-4及对比例1-2中的底座进行性能测试，测试结果如表1。

表1：实施例1-4及对比例1-2底座的性能测试结果

综上所述，本发明管件切割装置中的底座采用碳化硼骨架增强铝基复合材料制成，碳化硼骨架增强铝基复合材料通过配比增强颗粒、碳化硼骨架以及铝合金基体真空无压力浸渗法复合而成，并通过合理配比铝合金基体，提高底座的机械强度、韧性、耐磨性，进一步提高管件切割装置的综合性能。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。