专利名称：宽幅挤压装置及挤压工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及挤压设备及挤压工具，尤其涉及一种宽幅挤压装置及挤压工艺。
技术背景镁合金作为最轻的高性能结构材料，其大规格板材、型材在航空航天器制 造、交通运输装备，特别是现代轨道交通运输装备制造中有着极好的应用前景， 如可用作地板、门板等结构。然而由于大规格板材和型材在市场上极为罕见， 且价格高昂，急需从技术和装备层面上解决这一问题。如大家所知，由于镁合 金内部密排六方的晶体结构特征，使其在常规条件下塑性加工阻力大于铝合金，如表1所示；现有镁合金板材生产沿用铝合金的生产技术，即铸锭开坯、热轧、 冷轧，而在轧制中，大规格镁合金铸锭开坯困难，易于开裂、道次压下量有限 且不同道次最佳压下量要求不同、需要多次中间加热(退火)、边裂现象比较普 遍，每道次轧制都需要切边，造成了低效率、低成材率、高成本等弊端。常规 镁合金型材挤压，目前采用常规挤压设备，由于挤压筒为圆柱形，所生产的型 材宽度受到挤压筒直径的限制，即使国内外目前最大的万吨挤压机，最大挤压 筒直径也只有550mm，所挤压铝合金型材的最大宽度只能达到600mm;则对于宽 幅大规格型材，如外形尺寸为25mmX700腿X30000腿的中空扁型材，其生产加 工几乎无法实现，如前所述，镁合金的塑性加工变形能力低于铝合金，挤压镁 合金超宽幅板材和超宽幅型材时所能实现的锭坯展宽比例受到锭坯直径的约 束，而锭坯直径取决于挤压筒直径；传统挤压筒直径由挤压机的最大挤压能力 决定。因此采用传统挤压设备无法实现宽幅大规格板材和型材的挤压。采用超 宽幅挤压方法生产宽幅板坯和宽幅型材，将从根本上解决这一技术瓶颈。表l: 可挤压材料特性材料代表牌号加工温度范围塑性流动特征室温屈服强度，MPa铝合金6082， 5083280 450°C塑性流动性佳80 200镁合金AZ31B， ZK603Q0 400。C塑性流动性一般120 230发明内容鉴于现有技术所存在的上述问题，本发明旨在提供一种宽幅挤压装置及挤 压工艺，以从根本上解决这一技术瓶颈，从而高效率地实现万吨挤压机也难以完成的宽幅大规格型材和板材/板坯的挤压生产。 本发明的技术解决方案是这样实现的一种宽幅挤压装置，包括挤压机和测温-冷却系统，所述挤压机包括挤压筒、 挤压杆、主体支撑-定位结构、活动梁、送料机构、液压系统和控制系统；所述 主体支撑-定位结构包括由前后横梁、及上下对称的各两根涨力柱固定连接构成 的刚性结构，在前横梁的右侧固定安装有模具架，所述模具架位于挤压筒与前 横梁之间；液压缸与后横梁固定联接，活塞与活动梁固定联接，所述活动梁套 于涨力柱上并随活塞的动作沿涨力柱水平滑动；所述测温-冷却系统位于前横梁 左侧的挤压件的出口位置；其特征在于所述挤压筒具有扁平挤压腔和与之相适应的扁挤压筒外套；所述扁挤压筒 外套具有椭圆截面；所述挤压筒下还设有导轨，所述导轨与主体支撑-定位结构具有同一地基和 同一中轴线；所述的挤压杆具有与所述扁挤压腔相适应的扁形横截面，并通过挤压座与 液压缸的活塞相连接；所述挤压座与挤压杆的结合面的高度和宽度分别等于和 不小于所述挤压杆的对应尺寸。所述的液压系统是组合液压系统，包括主液压缸和两个副液压缸并分别与 后横梁固定连接，主活塞和副活塞则分别与活动梁固定连接，并且主活塞通过 挤压座与挤压杆相连接。一种宽幅型材和板材的挤压工艺，包括如下过程:(1) 安装模具将模具安装于模具架上；(2) 准备扁平毛坯扁平毛坯经表面去渣，预处理后，由送料机构送入挤 压筒前；(3) 扁平毛坯进入扁平挤压腔采用组合液压系统，主液压缸打开，副液 压缸动作，带动活动梁前移，通过挤压座推动挤压杆前移并将所述扁平毛坯送 入与之尺寸相当的扁平挤压腔内；(4) 合模主液压缸全开，副液压缸继续动作，挤压筒在挤压杆的推动下 沿其下导轨前移，与安装于前横梁上的模具架对中，完成合模；(5) 挤压成型主副液压缸同时动作，挤压杆与活动梁同步前移，坯料经 模具挤出，形成挤压件并从前横梁外侧出口送出；(6) 测温及冷却在所述前横梁外侧出口处，测温-冷却系统实时启动，并 根据实际出口温度控制冷却强度；(7) 剪裁修整剪裁机对挤压件进行剪裁去边的修整；(8) 牵引机通过夹持部件夹紧挤压件移离操作台。所述的扁平挤压腔是侧面为圆弧的矩形扁平内腔，高X宽(200 300) X (700 800) ram，所述扁平毛坯是形状尺寸与之相一致的镁合金退火铸锭；所 述组合液压系统的总公称压力为4500 8000吨；所述牵引机的水平牵引力》200 吨。相比现有技术，本发明的有益效果是显而易见的:由于本发明采用扁挤压筒，用扁锭作为挤压坯，同时采用扁挤压杆与挤压 座的组合结构，大人改善了挤压过程中的流场分布，显著降低了实际挤压比， 有效减小了实际挤压力和设备的复杂程度，降低了挤压设备动力源功率，使 4500 8000吨的常规商业液压源可用于宽幅挤压，使得整体设备的建造成本下 降40% 50%，可实现大规格镁合金、铝合金扁板和宽幅型材的高效率挤压，获 得幅面宽度超过750mm的宽幅型材或板材，尤其是克服镁合金轧制成材率低和 生产效率低的缺点，高效率地实现万吨挤压机也难以完成的超宽幅型材和板材/ 板坯的挤压生产。
图1是实施例的宽幅挤压装置不意图； 图2是挤压机的结构示意图；图3是图2的俯视图；图4是挤压筒的结构示意图；图5是图4的左视图；图6是挤压杆-挤压座的组合结构示意图；图7是前横梁的结构示意图；图8是图7的左视图；图9是后横梁的结构示意图；图10是图9的左视图；图ll是活动梁的结构示意图12是图11的左视图。图中，11、 挤压筒111、 挤压腔112、 挤压筒内衬113、 挤压筒内套114、 加热器115、 隔热-保温层116、 挤压筒外套12、 送料机构13、 挤压杆14、 挤压座15、 活动梁161、 前横梁162、 涨力柱163、 后横梁 17、模具架181、 主油缸182、 副油缸183、 主活塞184、 副活塞 19、剪刀2、 排式强力鼓风机3、 剪裁机4、 牵引机具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步的说明一种宽幅挤压装置，包括挤压机和测温-冷却系统，并配有剪裁机3和牵引机4，如图1所示。
所述挤压机，如图l、图2和图3所示，包括挤压筒ll、挤压杆-挤压座、主体支撑-定位结构、活动梁15、送料机构12、组合液压系统和控制系统；其中，所述挤压筒11，如图4、图5所示，具有侧面为圆弧的矩形扁平挤压腔111， 其高X宽^ (200 300) X (700 800) mm，其外部为与之相适应的扁挤压筒外 套116;所述扁挤压筒外套116具有椭圆截面，挤压腔111与外套116之间由内 至外包括挤压筒内衬112、挤压筒内套113、轴向均布的12组45*100加热器114 及隔热-保温层115;所述挤压筒11下还设有导轨，所述导轨与主体支撑-定位结 构具有同 一地基和同 一 中轴线；所述的挤压杆-挤压座，如图6所示，挤压杆13具有与所述扁挤压腔111相 适应的扁形横截面，并通过挤压座14与组合液压系统的主活塞183相连接；所 述挤压座14与挤压杆13的结合面的高度和宽度分别等于和略大于所述挤压杆 13的对应尺寸；所述主体支撑-定位结构包括由前后横梁161和163、及上下对称的各两根 涨力柱162固定连接构成的刚性结构；所述前横梁161，如图7、图8所示，所 述后横梁163，如图9和图10所示，所述活动梁15，如图ll、图12所示；在 前横梁161的右侧固定安装有模具架17，所述模具架位于挤压筒11与前横梁 161之间，油缸181、 182与后横梁163固定联接；组合液压系统的主活塞183、 和副活塞184均与活动梁15固定联接，所述活动梁15套于涨力柱162上并随 活塞的动作沿涨力柱162水平滑动；如图l、图2和图3所示；所述组合液压系统，包括主油缸181和两个副油缸182a和182b，如图1、 图2和图3所示，为常规商业装置，与普通挤压机相同，共可产生挤压力7000 吨。所述测温-冷却系统位于前横梁161左侧的挤压件的出口位置，采用排式强 力鼓风机2对出口型材进行冷却，如图l、图2和图3所示。剪裁机3和牵引机4布置于前横梁161出口处外的操作台上，如图l所示。 所述牵引机4为大功率牵引系统，采用》200吨液压牵引系统，为市场通用设计。使用上述宽幅挤压装置生产镁合金宽幅型材和板材，幅宽〉750mm，其工艺 过程如下(1) 安装模具将模具安装于模具架17上；(2) 准备扁平毛坯扁平毛坯为镁合金退火铸锭，与挤压筒11的扁平挤压腔111有相同规格，经表面去渣，预处理后，由送料机构12送入挤压筒11(3) 扁平毛坯进入扁平挤压腔lll:采用组合液压系统，主油缸181打开，副油缸182a和182b动作，带动活动梁15前移，通过挤压座14推动挤压杆13 前移并将所述扁平毛坯送入与之尺寸相当的扁平挤压腔111内；(4) 合模主油缸181全开，副油缸182a和182b继续动作，挤压筒11 在挤压杆3的推动下沿其下导轨前移，与安装于前横梁161上的模具架17对 屮，完成合模；(5) 挤压成型主、副油缸181和182同时动作，挤压杆13与活动梁15 同步前移，坯料经模具挤出，形成挤压件并从前横梁161外侧出口送出；(6) 测温及冷却在所述前横梁161外侧出口处，测温-冷却系统实时启动， 并根据实际出口温度控制冷却强度；(7) 牵引机4通过夹持部件夹紧挤压件，对挤压件施加一足够大张力，保 证挤压件平直不发生弯曲或翘曲，并移离操作台；(8) 剪裁修整剪裁机3对挤压件进行剪裁去边的修整；(9) 复位主、副油缸181和182回油，挤压杆13 —活动梁15向右退回 初始位置；挤压筒ll沿其导轨后退至初始位置；安装于前横梁161右侧上方的 剪刀19动作，剪除模具上残留的坯料，使模具架17-模具回复准备挤压的状态。镁合金宽幅型材和板材(幅宽〉750mm)，是目前市场上紧缺产品，本发明装 置可以生产一、 扁平型材幅宽〉750mm，总厚度15 50mm，空心，壁厚2.5 5. Omm， 长度10000 40000mm。产品主要用于轻量化轨道列车装备(如列车车体)、航空、 航天器结构等大、中型轻量化结构。二、 实心板坯幅宽〉750腿，厚度8 25腿，长度〉15000mm。可实现成材率 >90%。该类挤压板材为通用产品，既可以直接用作板材，也可以作为轧制更小厚 度、更宽幅面(如》2500mm)的宽幅薄板的优质板坯，以满足新型汽车、轻量 化轨道交通运输装备、飞行器、军事装备等领域的镁合金超宽产品需求。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本 发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护 范围之内。
权利要求
1、一种宽幅挤压装置，包括挤压机和测温-冷却系统，所述挤压机包括挤压筒、挤压杆、主体支撑-定位结构、活动梁、送料机构、液压系统和控制系统；所述主体支撑-定位结构包括由前后横梁、及上下对称的各两根涨力柱固定连接构成的刚性结构，在前横梁的右侧固定安装有模具架，所述模具架位于挤压筒与前横梁之间；液压缸与后横梁固定联接，活塞与活动梁固定联接，所述活动梁套于涨力柱上并随活塞的动作沿涨力柱水平滑动；所述测温-冷却系统位于前横梁左侧的挤压件的出口位置；其特征在于所述挤压筒具有扁平挤压腔和与之相适应的扁挤压筒外套；所述扁挤压筒外套具有椭圆截面；所述挤压筒下还设有导轨，所述导轨与主体支撑-定位结构具有同一地基和同一中轴线；所述的挤压杆具有与所述扁挤压腔相适应的扁形横截面，并通过挤压座与液压缸的活塞相连接；所述挤压座与挤压杆的结合面的高度和宽度分别等于和不小于所述挤压杆的对应尺寸。
2、 根据权利要求1所述的宽幅挤压装置，其特征在于所述的液压系统是组 合液压系统，包括主液压缸和两个副液压缸并分别与后横梁固定连接，主活塞 和副活塞则分别与活动梁固定连接，并且主活塞通过挤压座与挤压杆相连接。
3、 一种宽幅型材和板材的挤压工艺，包括如下过程(1) 安装模具将模具安装于模具架上；(2) 准备扁平毛坯扁平毛坯经表面去渣，预处理后，由送料机构送入挤 压筒前；(3) 扁平毛坯进入扁平挤压腔采用组合液压系统，主油缸打开，副油缸 动作，带动活动梁前移，通过挤压座推动挤压杆前移并将所述扁平毛坯送入与 之尺寸相当的扁平挤压腔内；(4) 合模主油缸全开，副油缸继续动作，挤压筒在挤压杆的推动下沿其 下导轨前移，与安装于前横梁上的模具架对中，完成合模；(5) 挤压成型主副油缸同时动作，挤压杆与活动梁同步前移，坯料经模 具挤出，形成挤压件并从前横梁外侧出口送出； (6) 测温及冷却在所述前横梁外侧出口处，测温-冷却系统实时启动，并 根据实际出口温度控制冷却强度；(7) 牵引机通过夹持部件夹紧挤压件，对挤压件施加一足够大张力，保证 挤压件平直不发生弯曲或翘曲，并移离操作台；(8) 剪裁修整剪裁机对挤压件进行剪裁去边的修整；(9) 复位主、副油缸回油，挤压杆一活动梁向右退回初始位置；挤压筒 沿其导轨后退至初始位置；安装于前横梁右侧上方的剪刀动作，剪除模具上残 留的坯料，使模具架-模具回复准备挤压的状态。
4、根据权利要求3所述的宽幅型材和板材的挤压工艺，其特征在于所述的 扁平挤压腔是侧面为圆弧的矩形扁平内腔，高乂宽=(200 300) X (700 800) mm，所述扁平毛坯是形状尺寸与之相一致的镁合金退火铸锭；所述组合液压系 统的总的公称压力为4500 8000吨；所述牵引机的水平牵引力》200吨。
全文摘要
本发明涉及一种宽幅挤压装置及其挤压工艺，所述挤压装置包括挤压机和测温-冷却系统，其特征在于挤压机具有扁平挤压腔和与之相适应的扁挤压筒外套；挤压筒下设有导轨；与之相对应还具有扁挤压杆和挤压座的组合结构，挤压杆通过挤压座与液压缸的活塞相连接；所述挤压座与挤压杆的结合面的高度和宽度分别等于和不小于所述挤压杆的对应尺寸。本发明采用扁挤压筒，用扁锭作为挤压坯，同时采用扁挤压杆与挤压座的组合结构，实现大规格镁合金、铝合金扁板和宽幅型材的高效率挤压，获得幅面宽度超过750mm的宽幅型材或板材，尤其是克服镁合金轧制成材率低和生产效率低的缺点，高效率地实现万吨挤压机也难以完成的超宽幅型材和板材/板坯的挤压生产。
文档编号B21C27/00GK101391269SQ20081022857
公开日2009年3月25日 申请日期2008年11月4日 优先权日2008年11月4日
发明者峰 严, 周鹤龄, 权高峰 申请人:大连交通大学