专利名称：一种管材堵板挤压工艺方法
技术领域：
本发明涉及有色金属加工技术领域，一种铜及铜合金、铝及铝合金管材挤制用的堵板挤压工艺方法。
背景技术：
目前，广泛用于大型钢铁企业的结晶器、建筑行业的通水主管道、化工行业等工业领域所使用的铜及铜合金、铝及铝合金管材，大多采用挤压作为加工的头道工序，在大规格铜及铜合金、铝及铝合金管材挤压中，又以卧式挤压为主。随着国内外各种制造行业的发展，对铜及铜合金、铝及铝合金管材的壁厚精度要求日益提高，因为壁厚的均匀性直接关系到管使用寿命，而卧式挤压即使在设备精度达到要求的情况下，由于大型挤压轴本身所带来的自重影响以及铸锭与挤压筒之间的间隙，加之铜及铜合金、铝及铝合金管材的高温强度通常比较低，在金属尚未充满挤压筒时，由于前端的挤压工位是自由端，按照最小阻力定律，高温铸锭前部已经流出模孔，无法充填完整。通常上部有间隙致使金属流出模孔时周向不均匀，管材偏心严重，尤其是管材头部，在穿孔时穿孔针穿出的料头会降低产品的成材率(管材规格、直径与径厚比越大，穿孔料头越重，影响就越显著)。
目前管材卧式挤压的挤压程序通常为铸锭送入挤压筒，此时前端工位是挤压工位→挤压轴向前充填→挤压轴返回至设定位置进行穿孔→挤压轴向前进行挤压，没有堵板挤压。管材壁厚的均匀程度是铜及铜合金、铝及铝合金管材的重要技术指标，挤压程序通常作为头道工序，是决定管材壁厚均匀性的基础，尤其是对于大规格管材来说，即无法通过轧制又不能通过多道次拉伸来改善管材壁厚均匀性，所以目前现有的挤压程序及模具已无法满足铜及铜合金、铝及铝合金管材日益提高的要求。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种铜及钢合金、铝及铝合金管材堵板挤压的工艺方法，即在管材挤压中增加一个堵板工位，将传统的前端自由端改为封闭端。可以显著提高管材壁厚精度、成材率，并且使管材内部材质更致密，为生产高精度管材创造了有利条件。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案一种管材堵板挤压的工艺方法铸锭送入挤压筒，此时前端工位是堵板工位→挤压轴向前充填→挤压轴返回至设置位置后进行穿孔→堵板工位更换成挤压工位→挤压轴向前进行挤压→挤压工位更换成堵板工位。堵板挤压对传统挤压进行了创新，在挤压开始之前，利用堵板(或称之为堵头)前端角度与挤压筒端口角度互为余角或互为平面，既堵板前端角度进入挤压筒内或与挤压筒端口靠紧，形成紧密配合的封闭端。在充填之后，进行穿孔，此时由于前端封闭，金属一方面充满了铸锭与挤压筒之间的间隙，在前端充满之后，此时挤压垫片与铸锭后部有一定间隙，金属将沿着与穿孔针行进相反的方向流动，穿孔针前进至离堵板一定距离(这个距离在控制精度有保证的前提下，越小越好)时停下，原来被作为穿孔料头顶出的金属大部分回流，这个过程实际相当于二次充填，消除铸锭与挤压筒之间的间隙，从而实现挤压过程中金属周向流动均匀，获得壁厚均匀度好的管材。
该管材堵板挤压工艺方法按以下步骤操作1)铸锭送入挤压筒
采用加热炉进行铸锭加热，钢及铜合金铸锭出炉温度580～950℃，铝及铝合金铸锭出炉温度300～520℃，此时前端工位是堵板工位，堵板模具前端角度与挤压筒端口角度互为余角或互为平面，既堵板前端角度进入挤压筒内或与挤压筒端口靠紧，形成紧密配合的封闭端。
2)挤压轴向前充填挤压轴把加热的铸锭进行充填，靠紧堵板停住，铜及铜合金铸锭挤压速度5～60mm/S；铝及铝合金铸锭挤压速度5～15mm/S。
3)挤压轴返回至设置位置后进行穿孔挤压轴返回至设定位置，挤压轴中的穿孔针进行穿孔，进行二次充填后尽量靠近堵板停住，铜及铜合金穿孔速度50～500mm/S；铝及铝合金穿孔速度30～80mm/S。
4)堵板工位更换成挤压工位通过安装在挤压机横向滑动模架上由横向移动缸控制进行运动把堵板模具移出，更换成挤压工位，即更换成挤压模具。
5)挤压轴向前进行挤压挤压轴向前推动加热的铸锭进行挤压，挤压成型的管材从模孔中流出，铜及铜合金挤压速度5～60mm/S；铝及铝合金挤压速度5～15mm/S。
6)挤压工位更换成堵板工位管材挤压完成后进行工位更换，通过安装在挤压机横向滑动模架上由横向移动缸控制进行运动把挤压模具移出，更换成堵板工位，即把前端自由端改为封闭端，进入下一轮挤压。
有益效果充填时由于前部自由端改为封闭端，可以更加完整充填，并且也由于前端的封闭，使得穿孔过程中造成了二次充填，与目前传统的挤压相比，可以同时使得铸锭中心部位的金属不再直接流出模孔变成几何废料，而是大部分相对于穿孔针进行回流，并推动后部金属向后运动；这种金属在高温高压下的变形，能够充分改善金属内部的原始铸造组织，并使原来铸锭中心部的金属得到大部分利用，提高成材率，降低生产成本，又能获得更致密的内部材质。偏心率由通常的8～12％降低至2～7％，壁厚均匀度提高50％以上。这种管材堵板挤压工艺方法，可广泛应用于铜及铜合金、铝及铝合金管材生产，尤其在大规格管材方面更有意义。
图1是一种管材堵板挤压工艺方法的流程。
具体实施如下下面结合实施例对本发明作进一步描述实施例1挤压规格为T2Φ280×10mm该管材堵板挤压工艺方法按以下步骤操作1)铸锭送入挤压筒采用加热炉进行铸锭加热，铜及铜合金铸锭出炉温度580℃，此时前端工位是堵板工位，堵板前端角度与挤压筒端口角度互为余角，即进入挤压筒内与其形成紧密配合的封闭端。
2)挤压轴向前充填挤压轴把加热的铸锭进行充填，靠紧堵板停住，挤压速度5mm/S。
3)挤压轴返回至设置位置后进行穿孔挤压轴返回至设定位置，挤压轴中的穿孔针进行穿孔，进行二次充填后尽量靠近堵板停住，穿孔速度50mm/S。
4)堵板工位更换成挤压工位通过安装在挤压机横向滑动模架上由横向移动缸控制进行运动把堵板模具移出，并更换成挤压工位，即更换成挤压模具。
5)挤压轴向前进行挤压挤压轴向前推动加热的铸锭进行挤压，挤压成型的管材从模孔流出，挤压速度5mm/S。
6)挤压工位更换成堵板工位管材挤压完成后进行工位更换，通过安装在挤压机横向滑动模架上由横向移动缸控制进行运动把挤压模具移出，更换成堵板工位，即把前端自由端改为封闭端，进入下一轮挤压。
实施例2挤压规格为T2Φ180×20mm该管材堵板挤压工艺方法按以下步骤操作1)铸锭送入挤压筒采用加热炉进行铸锭加热，铜及铜合金铸锭出炉温度950℃，此时前端工位是堵板工位，堵板前端角度与挤压筒端口角度互为平面，与挤压筒端口靠紧，形成紧密配合的封闭端。
2)挤压轴向前充填挤压轴把加热的铸锭进行充填，靠紧堵板停住，挤压速度60mm/S。
3)挤压轴返回至设置位置后进行穿孔挤压轴返回至设定位置，挤压轴中的穿孔针进行穿孔，进行二次充填后尽量靠近堵板停住，穿孔速度500mm/S。
4)堵板工位更换成挤压工位通过安装在挤压机横向滑动模架上由横向移动缸控制进行运动把堵板模具移出，更换成挤压工位，即更换成挤压模具。
5)挤压轴向前进行挤压挤压轴向前推动加热的铸锭进行挤压，挤压成型的管材从模孔中流出。挤压速度60mm/S。
6)挤压工位更换成堵板工位管材挤压完成后进行工位更换，通过安装在挤压机横向滑动模架上由横向移动缸控制进行运动把挤压模具移出，更换成堵板工位，即把前端自由端改为封闭端，进入下一轮挤压。
实施例3挤压规格为1A99Φ180×10mm该管材堵板挤压工艺方法按以下步骤操作1)铸锭送入挤压筒采用加热炉进行铸锭加热，铝及铝合金铸锭出炉温度300℃，此时前端工位是堵板工位，堵板前端角度与挤压筒端口角度互为平面，与挤压筒端口靠紧，形成紧密配合的封闭端。
2)挤压轴向前充填挤压轴把加热的铸锭进行充填，靠紧堵板停住，挤压速度5mm/S。
3)挤压轴返回至设置位置后进行穿孔挤压轴返回至设定位置，挤压轴中的穿孔针进行穿孔，进行二次充填后尽量靠近堵板停住，穿孔速度30mm/S。
4)板工位更换成挤压工位通过安装在挤压机横向滑动模架上由横向移动缸控制进行运动把堵板模具移出，更换成挤压工位，即更换成挤压模具。
5)挤压轴向前进行挤压挤压轴向前推动加热的铸锭进行挤压，挤压成型的管材从模孔中流出。挤压速度5mm/S。
6)挤压工位更换成堵板工位管材挤压完成后进行工位更换，通过安装在挤压机横向滑动模架上由横向移动缸控制进行运动把挤压模具移出，更换成堵板工位，即把前端自由端改为封闭端，进入下一轮挤压。
实施例4挤压规格为1A99Φ200×10mm该管材堵板挤压工艺方法按以下步骤操作1)铸锭送入挤压筒采用加热炉进行铸锭加热，铝及铝合金铸锭出炉温度520℃，此时前端工位是堵板工位，堵板前端角度与挤压筒端口角度互为余角，即进入挤压筒内与其形成紧密配合的封闭端。
2)挤压轴向前充填挤压轴把加热的铸锭进行充填，靠紧堵板停住，挤压速度15mm/S。
3)挤压轴返回至设置位置后进行穿孔挤压轴返回至设定位置，挤压轴中的穿孔针进行穿孔，进行二次充填后尽量靠近堵板停住，穿孔速度80mm/S。
4)板工位更换成挤压工位通过安装在挤压机横向滑动模架上由横向移动缸控制进行运动把堵板模具移出，更换成挤压工位，即更换成挤压模具。
5)挤压轴向前进行挤压挤压轴向前推动加热的铸锭进行挤压，挤压成型的管材从模孔中流出。挤压速度15mm/S。
6)挤压工位更换成堵板工位管材挤压完成后进行工位更换，通过安装在挤压机横向滑动模架上由横向移动缸控制进行运动把挤压模具移出，更换成堵板工位，即把前端自由端改为封闭端，进入下一轮挤压。
权利要求
1.一种管材堵板挤压工艺方法，其特征是该工艺方法按以下步骤操作将铸锭送入挤压筒，此时前端工位是堵板工位→挤压轴向前充填→挤压轴返回至设置位置后进行穿孔→堵板工位更换成挤压工位→挤压轴向前进行挤压→挤压工位更换成堵板工位。
2.根据权利要求1所述的一种管材堵板挤压工艺方法，其特征在于采用加热炉进行铸锭加热，铜及铜合金铸锭出炉温度580-950℃；铝及铝合金铸锭出炉温度300-520℃。
3.据权利要求1所述的一种管材堵板挤压工艺方法，其特征在于铸锭送入挤压筒，此时前端工位是堵板工位，堵板模具前端角度与挤压筒端口角度互为余角或互为平面，即堵板模具前端角度进入挤压筒内或与挤压筒端口靠紧，形成紧密配合的封闭端。
4.据权利要求1所述的一种管材堵板挤压工艺方法，其特征在于挤压轴把加热的铸锭进行充填，靠紧堵板停住，铜及铜合金挤压速度5-60mm/S；铝及铝合金挤压速度5～15mm/S。
5.根据权利要求1所述的一种管材堵板挤压工艺方法，其特征在于挤压轴返回至设定位置，挤压轴中的穿孔针进行穿孔，进行二次充填后近量靠近堵板停住，铜及铜合金穿孔速度50-500mm/S；铝及铝合金穿孔速度30～80mm/S。
6.根据权利要求1所述的一种管材堵板挤压工艺方法，其特征在于堵板工位更换成挤压工位是通过安装在挤压机横向滑动模架上由横向移动缸控制进行运动把堵板模具移出，更换成挤压工位，即更换成挤压模具。
7.根据权利要求1所述的一种管材堵板挤压工艺方法，其特征在于挤压轴向前推动加热的铸锭进行挤压，挤压成型的管材从模孔中流出，铜及铜合金挤压速度5-60mm/S；铝及铝合金挤压速度5～15mm/S。
8.根据权利要求1所述的一种管材堵板挤压工艺方法，其特征在于管材挤压完成后把挤压工位更换成堵板工位，通过安装在挤压机横向滑动模架上由横向移动缸控制进行运动把挤压模具移出，更换成堵板工位，即把前端自由端改为成封闭端，进入下一轮挤压。
全文摘要
一种管材堵板挤压工艺方法，该工艺方法按以下步骤操作将铸锭送入挤压筒，此时前端工位是堵板工位→挤压轴向前充填→挤压轴返回至设置位置后进行穿孔→堵板工位更换成挤压工位→挤压轴向前进行挤压→挤压工位更换成堵板工位。使用该方法生产管材能够分改善金属内部的原始铸造组织，并使原来铸锭中心部的金属得到大部分利用，提高成材率，降低生产成本，又能获得更致密的内部材质。偏心率由通常的8～12％降低至2～7％，壁厚均匀度提高50％以上，具有很好的推广价值。
文档编号B21C31/00GK1857814SQ20061001789
公开日2006年11月8日 申请日期2006年6月5日 优先权日2006年6月5日
发明者郭慧稳, 孙德华, 赵万花, 周玉林 申请人:中铝洛阳铜业有限公司