一种无缝铝合金异形型管生产设备的制作方法

本实用新型属于管材生产技术领域，具体涉及一种无缝铝合金异形型管生产设备。

背景技术：

随着我国国民经济的高速发展，能源的需求量大幅度增长，核能作为一种安全、清洁和高效的能源,已成为目前我国保障能源供应安全的重要组成部分，同时也是我国现代能源产业建设的重要组成部分，根据我国工业发展的长远规划来看，核工业的发展和应用将占据一定的比例。6A02T6铝合金异形型管作为一种核工业特殊用途的配套管材，其带有空心且对尺寸、性能和表面质量要求很高，尤其是对壁厚和内径尺寸公差有特殊要求。由于异形型管形状不规则，上下壁厚尺寸相差很大，精密控制壁厚及内径尺寸，减少淬火时的变形程度是该异形管材生产的难点。此外异形型管在机加工后要控制变形，力学性能要求控制在一定范围内。

目前，带有各种形状内孔的空心型材用普通模具是无法生产的。在挤压生产中采用一种称为组合模或舌形模的专用模具生产各种类型的空心型材（《轻金属材料加工手册 下册486页》）。6A02T6铝合金异形型管国内同行业企业虽已生产多年，但都是使用实心锭采用舌形模或组合模进行挤压生产，舌形模根据模具结构的不同又分为桥式舌形模及平面分流模。利用实心锭采用舌形模或组合模挤压空心型材时，挤压制品在其宏观组织上有明显的焊缝，焊缝的数目等于铸锭被分开的金属股的数目（如图2），当工艺条件不当时焊缝处的强度低于基体金属强度（仅为70～80%左右），有时会导致制品焊合不良，出现裂缝、分层、气泡和粗晶等缺陷。采用管式挤压法可得到没有焊缝的空心型材，可采用空心铸锭，也可用实心锭经穿孔后挤压。但此法可能生产的品种规格有限，一般只能生产单孔的，内径较大的，断面形状很简单且对称性很高的空心型材（《轻金属材料加工手册 下册430-431页》）。而该6A02T6铝合金异形型管上下壁厚不对称且差别较大（如图1），挤压时金属流速不均，挤压后进行淬火时产品易产生较严重的扭拧、弯曲等问题，通过拉伸矫直原则上可以消除上述缺陷，但拉伸时延伸率过大会对型管尺寸产生较大影响，无法实现精密控制壁厚及内径尺寸。目前国内该异形型管生产方法始终没有突破无缝挤压这道技术难关，属有缝挤压型管，存在安全隐患和质量隐患。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的技术问题，提供一种能实现铝合金异形型管的无缝挤压并提高其整体性能和尺寸精度的无缝铝合金异形型管生产设备。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种无缝铝合金异形型管生产设备，包括工作平台，所述工作平台上安装有剪切装置以及依次设置的无缝挤压装置、淬火装置和牵引装置，所述无缝挤压装置包括挤压筒以及设置在挤压筒一端的挤压模，所述挤压筒内装有空心锭坯，所述空心锭坯的端部设有挤压垫，所述挤压垫的一端设有挤压轴，所述挤压轴内设有挤压针且挤压针可穿过空心锭坯和挤压模，所述挤压模与挤压针配合形成异形型管挤压制品形状的环状通道，所述挤压模出口的侧上方设有引料槽，所述引料槽的端部连接一缠绕装置。

进一步地，所述缠绕装置包括力矩电动机、联轴器和卷筒，所述力矩电动机与联轴器连接，所述联轴器通过减速机与卷筒连接。

进一步地，所述卷筒的端部设有一豁口。

进一步地，所述挤压模为带有平衡模孔的平模。

进一步地，所述剪切装置为可移动立式液压剪。

本实用新型相对现有技术具有以下有益效果：本实用新型针对异形型管类的空心管材截面形状不规则（上下壁厚不均、相差较大）的情况，采用平模空心锭穿孔挤压技术，挤压时金属能够均匀流动，实现了铝合金异形型管的无缝挤压，在线淬火时减少异形型管的变形程度，保证了异形型管的最终尺寸精度和整体性能。同时消除了铝合金异形型管制品上的焊缝，生产的异形型管强度高，无缝隙、分层、气泡、粗晶等缺陷，消除了质量隐患和安全隐患，为管材生产行业的发展提供有力的支持和推动作用。

附图说明

图1为铝合金异形型管的截面形状示意图；

图2为现有带有焊缝的铝合金异形型管的截面形状示意图；

图3为本实用新型的结构示意图；

图4为本实用新型缠绕装置的结构示意图；

图5为本实用新型挤压模的结构示意图。

本实用新型附图标记含义如下：1、挤压轴；2、挤压筒；3、挤压垫；4、挤压针；5、挤压模；6、引料槽；7、缠绕装置；8、异形型管挤压制品；9、工作平台；10、空心锭坯；11、力矩电动机；12、联轴器；13、卷筒；14、减速机；15、豁口；16、平衡模孔；17、淬火装置；18、牵引装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

如图3-5所示，一种无缝铝合金异形型管生产设备，包括工作平台9，工作平台9上依次安装有无缝挤压装置、淬火装置17和牵引装置18，工作平台9上还设有可移动立式液压剪，无缝挤压装置包括挤压筒2以及设置在挤压筒2一端的挤压模5，挤压模5为带有平衡模孔16的平模，挤压筒2内装有空心锭坯10，空心锭坯10的端部设有挤压垫3，挤压垫3的一端设有挤压轴1，挤压轴1内设有挤压针4且挤压针4可穿过空心锭坯10和挤压模5，挤压模5与挤压针4配合形成异形型管挤压制品8形状的环状通道，挤压模5出口的侧上方设有引料槽6，引料槽6的端部连接一缠绕装置7，缠绕装置7包括力矩电动机11、联轴器12和卷筒13，力矩电动机11与联轴器12连接，联轴器12通过减速机14与卷筒13连接，卷筒13的端部设有一豁口15。

由于铝合金异形型管的上下壁厚不对称且差别较大，挤压时壁厚薄区域金属变形量大，产生的压力也大；另外壁厚薄区域金属供给比壁厚厚区域充足，导致金属流动时偏向厚壁一侧，从而带动挤压针4向厚壁一侧偏移，造成异形型管挤压制品8壁厚不均程度增大，使用带有平衡摸孔16的挤压模5可以消除此种现象。平衡模孔16的作用是为了使金属流速均匀，保证尺寸精度及防止产生扭拧、弯曲等缺陷。

使用时，将加热到设定温度后的空心锭坯10装在挤压筒2内，然后将挤压垫3放置在空心锭坯10的端部并靠紧，挤压轴1向着靠近空心锭坯10的方向移动，挤压轴1先与挤压垫3接触，然后通过作用在挤压垫3上的力推着空心锭坯10慢慢移动，当空心锭坯10与挤压模5接触时，将挤压针4从挤压轴1内伸出并向着挤压模5靠近，通过调整挤压针4的伸出长度使挤压针4的针尖穿到挤压模5的孔中，调整挤压针4针尖的位置使挤压针4针尖与挤压模5孔的中心位置重合， 逐步增加挤压力，挤压轴1通过挤压垫3将挤压力传递到空心锭坯10的断面上，在挤压力的作用下金属流沿着挤压模5与挤压针4针尖组成的一个环形通道流动形成异形型管，挤压时挤压筒2与挤压模5位置固定不动，挤压轴1向着挤压模5逐渐靠近做水平运动，挤压针4随着挤压轴1一起移动，挤压模5与挤压针4两者之间的位置相对固定。挤出的异形型管挤压制品8通过淬火装置17进行淬火，经过淬火的异形型管挤压制品8应及时用牵引装置18进行牵引，通过牵引减少异形型管挤压制品8的弯曲、扭拧变形程度，牵引装置18的速度应与制品速度同步，并依据速度选用牵引力。与异形型管挤压制品8同时挤出的小排材通过引料槽6到达缠绕装置7后缠成卷。当空心锭坯10长度为50mm时停止挤压，将挤压针4缩回到挤压轴1内，移动挤压轴1远离挤压筒2，移动挤压筒2远离挤压模5，当剩余的空心锭坯10露出时使用可移动立式液压剪将空心锭坯10与异形型管挤压制品8分离，挤压过程结束，接着进行下一根制品的挤压生产。

缠绕装置7工作原理：通电后力矩电动机11带动联轴器12转动，联轴器12通过减速机14与卷筒13相连，生产异形型管挤压制品8时，从挤压模5中出来的小排材通过引料槽6接近卷筒13，人工将小排材插入卷筒13的豁口15处，接着卷筒13转动将小排材缠到卷筒13上，卷筒13转动速度可在线调整。每根异形型管挤压制品8生产结束后，人工将卷成卷的小排材从卷筒13上卸下。