内径不变两端壁厚增大管材的挤压装置及挤压方法
【专利摘要】本发明公开了一种内径不变两端壁厚增大管材的挤压装置，包括穿孔模杆、前段外径定型模具、中段外径定型模具和后段外径定型模具；所述前段外径定型模具包括前段环形外模、前段封口模、第一径向驱动缸和第一轴向驱动缸；所述中段外径定型模具上设置有加热坯料的第一加热装置；所述后段外径定型模具包括后段环形外模、后段封口模、第二径向驱动缸和第二轴向驱动缸；还公开了一种内径不变两端壁厚增大管材的挤压装置的挤压方法；在挤压过程中，通过选用不同的挤压模具来实现铝合金管前端管段、中间管段和后端管段的挤压成形，一次性挤压出两端外径增大的铝合金管，生产工艺流程短，生产成本低；同时产品整体质量均匀稳定，铝合金管各段内、外圆同轴度好，产品质量高。
【专利说明】内径不变两端壁厚增大管材的挤压装置及挤压方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种挤压模具及挤压方法，特别涉及一种两端外径增大的长管的挤压装置和挤压方法。
【背景技术】
[0002]根据GB/T20659-2006的规定，铝合金钻杆由最低屈服强度为325_480MPa的铝合金经挤压而成。
[0003]现有技术中具有挤压内径不一致的铝合金管的挤压模具，这种模具主要由确定铝合金管外径的外模和确定铝合金管内径形状的芯杆组成，芯杆根据铝合金管内径形状做成阶梯轴状，挤压过程中，通过运动芯杆来调节外模与芯杆间的径向距离，从而实现挤压内径不一致的铝合金管的目的。
[0004]但是这种挤压模具只适应于生产外径相同而内径不同的的铝合金管，若用于生产外径不同的铝合金管，则存在生产难度较大、控制工艺复杂等问题，且获得的产品存在壁厚不均、同轴度差等缺陷。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明的目的是提供一种内径不变两端壁厚增大管材的挤压装置及挤压方法，以解决现有挤压成形装置生产外径变化管材所存在的问题。
[0006]本发明内径不变两端壁厚增大管材的挤压装置，包括挤压成形管内孔的穿孔模杆、挤压成形前端管段的前段外径定型模具、挤压成形中间管段的中段外径定型模具和挤压成形后端管段的后段外径定型模具；
[0007]所述前段外径定型模具包括前段环形外模、用于封堵前段环形外模出口的前段封口模、驱动前段封口模做径向运动的第一径向驱动缸和驱动前段封口模做轴向运动的第一轴向驱动缸，所述前段环形外模设置有与管材前段外形相配的型腔；
[0008]所述中段外径定型模具上设置有与管材中间管段外径相配的成型孔，且中段外径定型模具上还设置有加热坯料的第一加热装置；
[0009]所述后段外径定型模具包括后段环形外模、设置于后段环形外模上的第二加热装置、用于封堵后段环形外模出口并由至少两个模瓣组成的后段封口模、驱动各模瓣做径向运动的第二径向驱动缸和驱动各模瓣做轴向运动的第二轴向驱动缸，所述后段环形外模设置有与管材后段外形相配的型腔，且后段封口模上设置有与管材中间管段外径相配的夹紧孔型。
[0010]进一步，所述前段环形外模和后段环形外模均由至少两块模瓣组成，且各模瓣上均设置有驱动其做径向运动的第三径向驱动缸和驱动其做轴向运动的第三轴向驱动缸。
[0011]进一步，所述内径不变两端壁厚增大管材的挤压装置还包括挤压机、压力传感器和控制器，所述压力传感器设置于前段外径定型模具和后段外径定型模具上，压力传感器用于检测坯料对型腔内壁的压力、并将检测信号输入控制器，所述控制器用于接收和处理压力传感器的检测信号、并向挤压机、第一加热装置、第二加热装置、第一径向驱动缸、第一轴向驱动缸、第二径向驱动缸、第二轴向驱动缸、第三径向驱动缸和第三轴向驱动缸输出控制信号。
[0012]本发明内径不变两端壁厚增大管材的挤压装置的挤压方法，包括以下步骤:
[0013]I)、控制器控制第一径向驱动缸和第一轴向驱动缸依次动作将前段封口模固定于前段环形外模口部；
[0014]2)、控制器控制挤压机的挤压杆动作将坯料依次挤入中段外径定型模具和前段外径定型模具；
[0015]3)、当前段外径定型模具上的压力传感器检测的压力信号达到预设信号值时，管材前段挤压完成，控制器先控制挤压机暂停挤压，再控制第一轴向驱动缸和第一径向驱动缸依次动作使前段封口模脱离前段环形外模口部；
[0016]4)、控制器控制挤压机的挤压杆继续动作，将坯料从中段外径定型模具挤出以形成管材的中间管段；
[0017]5)、当管材的中间管段长度达到预设值时，控制器依次进行以下动作:
[0018]a、控制挤压机暂停挤压，
[0019]b、控制第三径向驱动缸和第三轴向驱动缸依次动作将前段环形外模移开、并将后段环形外模移至挤压工位，
[0020]C、控制第二径向驱动缸和第二轴向驱动缸依次动作将后段封口模移至挤压工位，并通过控制第二径向驱动缸使后段封口模夹紧固定已挤压出的管段，
[0021]d、控制第一加热装置将坯料加热至预定值，
[0022]e、控制挤压机的挤压杆将坯料依次挤入中段外径定型模具和后段外径定型模
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[0023]6)、当后段外径定型模具上的压力传感器检测的压力信号达到预设信号值时，管材后段挤压完成，控制器控制第二轴向驱动缸和第二径向驱动缸依次动作将后段封口模移开挤压工位，并控制挤压机停机，挤压作业结束。
[0024]本发明的有益效果:
[0025]本发明内径不变两端壁厚增大管材的挤压装置及挤压方法，在挤压过程中，通过选用不同的挤压模具来实现铝合金管前端管段、中间管段和后端管段的挤压成形，一次性挤压出两端外径增大的铝合金管，生产工艺流程短，生产成本低；同时产品整体质量均匀稳定，铝合金管各段内、外圆同轴度好，产品质量高。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为本内径不变两端壁厚增大管材的挤压装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
[0028]如图所示，本实施例内径不变两端壁厚增大管材的挤压装置，包括挤压成形管内孔的穿孔模杆1、挤压成形前端管段的前段外径定型模具2、挤压成形中间管段的中段外径定型模具3和挤压成形后端管段的后段外径定型模具4 ；[0029]所述前段外径定型模具2包括前段环形外模201、用于封堵前段环形外模201出口的前段封口模202、驱动前段封口模202做径向运动的第一径向驱动缸5和驱动前段封口模202做轴向运动的第一轴向驱动缸6，所述前段环形外模201设置有与管材前段外形相配的型腔7 ;
[0030]所述中段外径定型模具2上设置有与管材中间管段外径相配的成型孔8，且中段外径定型模具2上还设置有加热坯料的第一加热装置9 ；
[0031]所述后段外径定型模具4包括后段环形外模401、设置于后段环形外模上的第二加热装置403、用于封堵后段环形外模401出口并由至少两个模瓣组成的后段封口模402、驱动各模瓣做径向运动的第二径向驱动缸10和驱动各模瓣做轴向运动的第二轴向驱动缸11，所述后段环形外模402设置有与管材后段外形相配的型腔，且后段封口模402上设置有与管材中间管段外径相配的夹紧孔型404。
[0032]在具体实施中，当铝合金管的前端外径增大段与后端外径增大段形状相同时，其前段环形外模201和后段环形外模401可共用，这时在挤压前段和后段过程中，前段环形外模201和后段环形外模401为同一模具，可不做更换，操作更简便。当然对于前端外径增大段与后端外径增大段形状不同时，那么前段环形外模201和后段环形外模401便均由至少两块模瓣组成，且各模瓣上均设置有驱动其做径向运动的第三径向驱动缸和驱动其做轴向运动的第三轴向驱动缸，这样在挤压前端管段和后端管段时便可实现换模，以完成不同管段的挤压成形。
[0033]同时在挤压前、后管段时，由于前段封口模202和后段封口模402不同，因此挤压过程中必须换模；这时，为了节约设备成本、或者布置空间不允许情况下，第一径向驱动缸5和第二径向驱动缸10可为同一驱动缸,第一轴向驱动缸6与第二轴向驱动缸11也可为同一驱动缸，采用一个驱动缸在换模过程中需要人工更换操作；当然在布置空间允许等情况下，第一径向驱动缸5和第二径向驱动缸10可不共用，第一轴向驱动缸6与第二轴向驱动缸11可不共用，这样换模过程中可控制驱动缸直接实现，不用人工操作，生产效率更高，本实施例即属于这种情况。
[0034]作为对本实施例的改进，本内径不变两端壁厚增大管材的挤压装置还包括挤压机12、压力传感器13和控制器14，所述压力传感器13设置于前段外径定型模具2和后段外径定型模具4上；压力传感器13用于检测坯料对型腔内壁的压力、并将检测信号输入控制器14，同测定坯料对型腔内壁的压力来确定型腔是否被坯料充满；所述控制器14用于接收和处理压力传感器13的检测信号、并向挤压机12、第一加热装置9、第二加热装置403、第一径向驱动缸5、第一轴向驱动缸6、第二径向驱动缸10、第二轴向驱动缸11、第三径向驱动缸和第三轴向驱动缸输出控制信号，以实现按照工艺流程进行换模和挤压等动作。
[0035]本实施例前述内径不变两端壁厚增大管材的挤压装置的挤压方法，包括以下步骤:
[0036]I)、控制器14控制第一径向驱动缸5和第一轴向驱动缸6依次动作将前段封口模202固定于前段环形外模201 口部；
[0037]2)、控制器14控制挤压机12的挤压杆15动作将坯料依次挤入中段外径定型模具3和前段外径定型模具2 ；
[0038]3)、当前段外径定型模具2上的压力传感器13检测的压力信号达到预设信号值时，前段外径定型模具2的型腔被充满，管材前段挤压完成，控制器14先控制挤压机12暂停挤压，再控制第一轴向驱动缸6和第一径向驱动缸5依次动作使前段封口模202脱离前段环形外模201 口部；
[0039]4)、控制器14控制挤压机12的挤压杆15继续动作，将坯料从中段外径定型模具3挤出以形成管材的中间管段；
[0040]5)、当管材的中间管段长度达到预设值时，控制器14依次进行以下动作:
[0041]a、控制挤压机12暂停挤压，
[0042]b、控制第三径向驱动缸和第三轴向驱动缸依次动作将前段环形外模201移开、并将后段环形外模401移至挤压工位，
[0043]C、控制第二径向驱动缸10和第二轴向驱动缸11依次动作将后段封口模402移至挤压工位，并通过控制第二径向驱动缸10使后段封口模402夹紧固定已挤压出的管段，具体实施中夹紧孔型404的设计长度可根据所需夹紧摩擦力的大小确定；
[0044]d、控制第一加热装置9将坯料加热至预定值，
[0045]e、控制挤压机12的挤压杆15将坯料依次挤入中段外径定型模具3和后段外径定型模具4，并控制第二加热装置403加热；
[0046]6)、当后段外径定型模具4上的压力传感器检测的压力信号达到预设信号值时，后段外径定型模具4的型腔被充满，管材后段挤压完成，控制器14控制第二轴向驱动缸11和第二径向驱动缸10依次动作将后段封口模402移开挤压工位，并控制挤压机12停机，挤压作业结束。
[0047]本工艺中，在挤压管材后段时，通过控制第一加热装置9将坯料加热至预定值，使得中间管段中的坯料的流动性好，能够更容易的被挤压进后段外径定型模具4中，同时通过后段封口模402夹紧固定已挤压出的管段，使得坯料在后段外径定型模具4的型腔中聚集，从而完成后端管段的挤压成形。本实施例通过控制第二加热装置403加热可使坯料在后段外径定型模具4中流动性更好，能更好的保证坯料充满型腔，提高产品表面质量。
[0048]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种内径不变两端壁厚增大管材的挤压装置，其特征在于:包括挤压成形管内孔的穿孔模杆、挤压成形前端管段的前段外径定型模具、挤压成形中间管段的中段外径定型模具和挤压成形后端管段的后段外径定型模具； 所述前段外径定型模具包括前段环形外模、用于封堵前段环形外模出口的前段封口模、驱动前段封口模做径向运动的第一径向驱动缸和驱动前段封口模做轴向运动的第一轴向驱动缸，所述前段环形外模设置有与管材前段外形相配的型腔； 所述中段外径定型模具上设置有与管材中间管段外径相配的成型孔，且中段外径定型模具上还设置有加热坯料的第一加热装置； 所述后段外径定型模具包括后段环形外模、设置于后段环形外模上的第二加热装置、用于封堵后段环形外模出口并由至少两个模瓣组成的后段封口模、驱动各模瓣做径向运动的第二径向驱动缸和驱动各模瓣做轴向运动的第二轴向驱动缸，所述后段环形外模设置有与管材后段外形相配的型腔，且后段封口模上设置有与管材中间管段外径相配的夹紧孔型。
2.根据权利要求1所述的内径不变两端壁厚增大管材的挤压装置，其特征在于:所述前段环形外模和后段环形外模均由至少两块模瓣组成，且各模瓣上均设置有驱动其做径向运动的第三径向驱动缸和驱动其做轴向运动的第三轴向驱动缸。
3.根据权利要求2所述的内径不变两端壁厚增大管材的挤压装置，其特征在于:还包括挤压机、压力传感器和控制器，所述压力传感器设置于前段外径定型模具和后段外径定型模具上，压力传感器用于检测坯料对型腔内壁的压力、并将检测信号输入控制器，所述控制器用于接收和处理压力传感器的检测信号、并向挤压机、第一加热装置、第二加热装置、第一径向驱动缸、第一轴向驱动缸、第二径向驱动缸、第二轴向驱动缸、第三径向驱动缸和第三轴向驱动缸输出控制信号。
4.权利要求3中所述内径不变两端壁厚增大管材的挤压装置的挤压方法，其特征在于:包括以下步骤: 1)、控制器控制第一径向驱动缸和第一轴向驱动缸依次动作将前段封口模固定于前段环形外模口部； 2)、控制器控制挤压机的挤压杆动作将坯料依次挤入中段外径定型模具和前段外径定型模具； 3)、当前段外径定型模具上的压力传感器检测的压力信号达到预设信号值时，管材前段挤压完成，控制器先控制挤压机暂停挤压，再控制第一轴向驱动缸和第一径向驱动缸依次动作使前段封口模脱离前段环形外模口部； 4)、控制器控制挤压机的挤压杆继续动作，将坯料从中段外径定型模具挤出以形成管材的中间管段； 5)、当管材的中间管段长度达到预设值时，控制器依次进行以下动作: a、控制挤压机暂 停挤压， b、控制第三径向驱动缸和第三轴向驱动缸依次动作将前段环形外模移开、并将后段环形外模移至挤压工位， C、控制第二径向驱动缸和第二轴向驱动缸依次动作将后段封口模移至挤压工位，并通过控制第二径向驱动缸使后段封口模夹紧固定已挤压出的管段，d、控制第一加热装置将坯料加热至预定值， e、控制挤压机的挤压杆将坯料依次挤入中段外径定型模具和后段外径定型模具，并控制第二加热装置加热； 6)、当后段外径定型模具上的压力传感器检测的压力信号达到预设信号值时，管材后段挤压完成，控制器控制第二轴向驱动缸和第二径向驱动缸依次动作将后段封口模移开挤压工位，并控制挤压机停机，挤压作业结束。
【文档编号】B21C25/08GK103736768SQ201310753595
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】王小红, 林元华, 闫静, 吴思博, 郭晓华, 郭俊 申请人:西南石油大学