專利名稱：一種帶加熱和冷卻功能的重金屬擠壓機(jī)擠壓筒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種帶加熱和冷卻功能的擠壓機(jī)擠壓筒。
技術(shù)背景擠壓筒是擠壓機(jī)的重型構(gòu)件，擠壓筒一般為2-3層結(jié)構(gòu)，構(gòu)成擠壓筒的每一層耐熱鋼結(jié)構(gòu)均需要由一根大型鋼錠進(jìn)行鍛造，大尺寸鋼錠的鍛造及熱處理十分困難，大型擠壓機(jī)的擠壓筒單重可以達(dá)到105t，是最貴的擠壓工具。為保證擠壓過程的進(jìn)行，在擠壓之前，擠壓筒應(yīng)該進(jìn)行預(yù)熱，擠壓筒的預(yù)熱工藝溫度在350-450°C之間，最佳工藝溫度在400°C左右。擠壓筒溫度過低時(shí)，內(nèi)筒熱膨脹不充分，在強(qiáng)大的擠壓力作用下，多層擠壓筒的層與層之間容易出現(xiàn)竄動(dòng)，擠壓時(shí)也易于出現(xiàn)悶車現(xiàn)象，使擠壓過程無法正常進(jìn)行。擠壓筒在400°C左右的工藝條件下，需要長(zhǎng)周期的承受400_1300MPa的單位擠壓力，工作條件非常惡劣。白銅合金的加熱溫度常常達(dá)到900-1000°C，合金在擠壓變形時(shí)，受變形能的作用，其溫度上升往往可以超過100°C以上。大噸位重金屬擠壓機(jī)生產(chǎn)節(jié)拍可以達(dá)到20-30根/h，日產(chǎn)量可以達(dá)到100-200噸(按20h/d連續(xù)生產(chǎn)計(jì))。擠壓筒在連續(xù)工作的過程中，受高溫金屬錠的加熱作用和擠壓變形功的升溫作用下，其溫度上升很快。傳統(tǒng)的擠壓機(jī)未配置擠壓筒冷卻裝置，在長(zhǎng)周期工作條件下，擠壓筒的工作溫度很快會(huì)超過工藝設(shè)定溫度。在擠壓筒溫度過高的情況下，擠壓過程的變形功不能有效釋放，受溫度累積的作用，擠壓變形區(qū)的金屬材料溫度很容易達(dá)到易容共晶體熔化溫度范圍，使金屬制品過燒。擠壓筒在過高的溫度條件下，長(zhǎng)周期承受極大的擠壓力作用，極易變形、失效，造成擠壓工具壽命降低，生產(chǎn)效率顯著降低，生產(chǎn)成本大幅攀升。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出一種帶加熱和冷卻功能的重金屬雙動(dòng)擠壓機(jī)擠壓筒。上述目的是通過下述方案實(shí)現(xiàn)的一種帶加熱和冷卻功能的重金屬擠壓機(jī)擠壓筒，其包括擠壓筒內(nèi)襯、擠壓筒中襯和擠壓筒中套，其特征在于，在所述擠壓筒中套4的裝有加熱器。根據(jù)上述擠壓機(jī)擠壓筒，其特征在于，所述擠壓筒按左右兩個(gè)端面設(shè)置兩個(gè)加熱段，在每個(gè)加熱段內(nèi)均包括有多個(gè)加熱區(qū)。根據(jù)上述擠壓機(jī)擠壓筒，其特征在于，所述加熱器為電阻。根據(jù)上述擠壓機(jī)擠壓筒，其特征在于，在所述擠壓筒的中套和中襯之間包括左側(cè)冷卻區(qū)和右側(cè)冷卻區(qū)，該左側(cè)冷卻區(qū)包括左側(cè)冷卻區(qū)進(jìn)氣口、左側(cè)冷卻區(qū)進(jìn)風(fēng)環(huán)形通道、左側(cè)冷卻區(qū)螺旋冷卻風(fēng)道、左側(cè)冷卻風(fēng)道出風(fēng)環(huán)形通道和左側(cè)冷卻區(qū)出風(fēng)口 ；該右側(cè)冷卻區(qū)包括右側(cè)冷卻區(qū)進(jìn)氣口、右側(cè)冷卻區(qū)進(jìn)風(fēng)環(huán)形通道、右側(cè)冷卻區(qū)螺旋冷卻風(fēng)道、右側(cè)冷卻風(fēng)道出風(fēng)環(huán)形通道、右側(cè)冷卻區(qū)出風(fēng)口。[0010]本實(shí)用新型的有益效果使用本實(shí)用新型的帶加熱和冷卻功能的擠壓筒，能有效控制擠壓筒系統(tǒng)的溫度，確保其溫度控制在工藝容許的范圍之內(nèi)，使擠壓系統(tǒng)能夠長(zhǎng)周期的連續(xù)工作，大大提高擠壓系統(tǒng)的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)效率，大大提高擠壓系統(tǒng)工具的使用壽命,降低生產(chǎn)成本。

圖I是帶加熱和冷卻功能的擠壓機(jī)擠壓筒裝置；圖2和3是擠壓筒加熱器分布示意圖； 圖4是擠壓筒冷卻系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1，本實(shí)用新型所描述的擠壓筒I為三層結(jié)構(gòu)，包括擠壓筒內(nèi)襯2、擠壓筒中襯3和擠壓筒中套4。擠壓筒內(nèi)襯2的材質(zhì)為GH132，擠壓筒中襯3和擠壓筒中套4的材質(zhì)為H13(4Cr5MoSiVl)。擠壓筒內(nèi)襯2和中襯3之間為過盈配合,通過熱裝工藝進(jìn)行裝配,依靠過盈配合產(chǎn)生的應(yīng)力承受強(qiáng)大的擠壓力。擠壓筒加熱器分布示意圖，參見圖2和圖3，在擠壓筒中套4的中部裝有加熱器(5、5a)，加熱器的作用是對(duì)擠壓筒I進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度在350°C _450°C之間，可以采用的預(yù)熱方式有兩種，即電阻加熱和感應(yīng)加熱。采用電阻加熱時(shí)，擠壓筒按左右兩個(gè)端面設(shè)置兩個(gè)加熱段(20、21)，每個(gè)加熱段分別設(shè)置2個(gè)及以上的加熱區(qū)(本例所顯示為兩個(gè)區(qū))，加熱段20設(shè)置的兩個(gè)加熱區(qū)為20a、20b，加熱段21的兩個(gè)加熱區(qū)的結(jié)構(gòu)與加熱段20的加熱區(qū)完全相同。每個(gè)加熱區(qū)均設(shè)有8-20個(gè)加熱管，每個(gè)加熱管的功率為5-6KW。同一區(qū)的所有加熱管均采用并聯(lián)接線方式，工作電壓為220V。大型擠壓筒采用電阻加熱時(shí)，由于熱量在擠壓筒外表面損失較大，因而熱效率較低。采用工頻感應(yīng)加熱方式可以克服電阻加熱的缺點(diǎn)，采用感應(yīng)加熱方式可以使擠壓筒內(nèi)襯的溫度最高，而外套的溫度最低，因而熱效率較高。擠壓筒的兩個(gè)加熱段(20、21)，四個(gè)加熱區(qū)(20a、20b、21a、21b，后兩區(qū)未示出)分別設(shè)有各自的溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)(7、7a)，當(dāng)檢測(cè)溫度低于350°C時(shí)，控制系統(tǒng)給電熱管通電加熱；當(dāng)檢測(cè)溫度高于450°C時(shí)，控制系統(tǒng)給電熱管斷電。擠壓筒冷卻系統(tǒng)示意圖，參見圖4，本實(shí)用新型的重金屬雙動(dòng)擠壓機(jī)擠壓筒中襯冷卻裝置，其包括壓縮空氣氣源及其氣-水分離器19、進(jìn)氣控制閥18、右側(cè)冷卻風(fēng)比例控制閥17、左側(cè)冷卻風(fēng)比例控制閥16、左側(cè)冷卻區(qū)8 (包括左側(cè)冷卻區(qū)進(jìn)風(fēng)環(huán)形通道10、左側(cè)冷卻區(qū)進(jìn)氣口 10a、左側(cè)冷卻區(qū)出風(fēng)口 10b、左側(cè)冷卻區(qū)螺旋冷卻風(fēng)道11、左側(cè)冷卻風(fēng)道出風(fēng)環(huán)形通道12)和右側(cè)冷卻區(qū)9 (包括右側(cè)冷卻區(qū)進(jìn)風(fēng)環(huán)形通道13、右側(cè)冷卻區(qū)進(jìn)氣口 13a、右側(cè)冷卻區(qū)出風(fēng)口 13b、右側(cè)冷卻區(qū)螺旋冷卻風(fēng)道14、右側(cè)冷卻風(fēng)道出風(fēng)環(huán)形通道15)。冷卻風(fēng)為壓縮空氣，在壓縮空氣的進(jìn)氣口安裝有氣-水分離器19，用于脫除壓縮空氣中的水分，防止水汽進(jìn)入擠壓筒對(duì)高溫?cái)D壓筒造成腐蝕。汽水分離器19的后部安裝有進(jìn)氣控制閥18，該閥門的開關(guān)由擠壓筒上安裝的溫度檢測(cè)熱電偶(7、7a)輸出的溫度信號(hào)控制。本冷卻裝置根據(jù)擠壓筒的工作特點(diǎn)，將擠壓筒中襯3分為左右兩個(gè)冷卻區(qū)(8、9)，左側(cè)冷卻區(qū)8為進(jìn)料端，只承受鑄錠通過時(shí)的高溫作用，右側(cè)冷卻區(qū)9為擠壓區(qū)，需要承受鑄錠的高溫作用、穿孔和擠壓過程的變形能的升溫作用。兩個(gè)冷卻區(qū)(8、9)分別設(shè)有各自的進(jìn)氣控制比例調(diào)節(jié)閥(16、17 )和溫度檢測(cè)系統(tǒng)(7、7a)。擠壓筒中襯的左右兩個(gè)冷卻區(qū)(8、9)的端部分別設(shè)置有環(huán)形的進(jìn)氣通道(10、13)和環(huán)形出風(fēng)匯流通道(12、15)，在每個(gè)冷卻區(qū)的環(huán)形進(jìn)氣通道和環(huán)形出風(fēng)匯流通道之間設(shè)有一道及以上的冷卻氣流通道(11和14)，氣流通道數(shù)視擠壓筒長(zhǎng)度確定，擠壓筒越長(zhǎng)所需要的冷卻通道數(shù)越多，本圖例顯示為三條冷卻通道)。擠壓筒中襯的左右兩個(gè)冷卻區(qū)分別設(shè)有獨(dú)立的進(jìn)風(fēng)口(10a、13a)，出風(fēng)口(10b、13b)。冷卻風(fēng)為壓縮空氣，壓縮空氣氣源的壓力位4-10個(gè)大氣壓，流量為60-200升/sec0在壓縮空氣的進(jìn)氣口安裝有氣-水分離器19，用于脫除壓縮空氣中的水分，防止水汽進(jìn)入擠壓筒對(duì)高溫?cái)D壓筒中襯3造成腐蝕。在汽水分離器19的后部安裝有進(jìn)氣控制閥18，該閥門的開關(guān)由擠壓筒上左右兩區(qū)安裝的溫度檢測(cè)熱電偶(7、7 a )輸出的溫度信號(hào)控制。左右兩個(gè)冷卻區(qū)(8、9)分別設(shè)有各自獨(dú)立的進(jìn)氣控制比例調(diào)節(jié)閥(16、17)。比例調(diào)節(jié)閥的通徑為20mm，極限壓力為15個(gè)大氣壓。在比例調(diào)節(jié)閥(16、17)和擠壓筒I之間、汽水分離器19和比例調(diào)節(jié)閥(16、17)之間為氣體輸送管道，管道的規(guī)格為0>28X3mm/mm，管道中氣流速度為6m/sec，氣體流量為65升/sec。擠壓筒中襯的左右兩個(gè)冷卻區(qū)(8、9)的環(huán)形的進(jìn)氣通道(10、13)和環(huán)形出風(fēng)匯流通道(12、15)，分別開設(shè)有直徑為0)25mm的進(jìn)氣口(10a、13a)，進(jìn)氣氣流速度為6m/sec，氣體流量為65升/sec。在每個(gè)冷卻區(qū)的環(huán)形的進(jìn)氣通道(10、13)和環(huán)形出風(fēng)匯流通道(12、15)之間設(shè)有一道及以上的冷卻氣流通道(11和14，氣流通道數(shù)視擠壓筒長(zhǎng)度確定，擠壓筒越長(zhǎng)所需要的冷卻通道數(shù)越多，本圖例顯示為三條冷卻通道)。左右兩個(gè)冷卻區(qū)(8、9)分別設(shè)有獨(dú)立的出風(fēng)口( IOb、13b )，出風(fēng)口的直徑為0) 25mm。具體的工作過程如下在擠壓工作開始前的兩小時(shí)左右，將擠壓筒I與堵板工位(圖中未示出)靠緊，擠壓桿(圖中未示出)插入擠壓筒中，給擠壓筒I加熱系統(tǒng)合上電源，當(dāng)溫度檢測(cè)控制裝置(7、7a)檢測(cè)到擠壓筒的溫度低于350°C時(shí)，電源給電熱管送電，電熱管給擠壓筒中套加熱，擠壓筒中套的熱量通過傳導(dǎo)的方式對(duì)擠壓筒的中襯、內(nèi)襯加熱。最佳加熱工藝溫度為在中襯和內(nèi)襯之間的結(jié)合界面處的溫度為400°C。經(jīng)過2h左右的加熱，擠壓筒的加熱溫度可以達(dá)到450°C左右。當(dāng)溫度檢測(cè)控制裝置(7、7a)檢測(cè)到擠壓筒的溫度高于450°C時(shí)，控制系統(tǒng)對(duì)電熱管電源斷電，電熱管停止對(duì)擠壓筒中套加熱。當(dāng)擠壓筒的溫度達(dá)到400-450°C之間時(shí)，可以開始擠壓加工作業(yè)。在擠壓筒I長(zhǎng)周期的連續(xù)工作中，受錠坯的加熱作用和材料的變形能的升溫作用影響，擠壓筒的溫度會(huì)不斷升高。當(dāng)溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)7或者7a，檢測(cè)到中襯3溫度超過擠壓筒中襯的設(shè)定溫度極限500°C時(shí)，控制系統(tǒng)動(dòng)作，打開進(jìn)氣控制閥18，打開擠壓筒超溫區(qū)冷卻風(fēng)比例控制閥16或者17，外界壓縮空氣通過汽水分離器19進(jìn)行汽水分離，脫除水分的壓縮空氣經(jīng)過超溫區(qū)冷卻風(fēng)比例控制閥16或者17進(jìn)入擠壓筒中襯左側(cè)冷卻區(qū)8或者右側(cè)冷卻區(qū)9的環(huán)形進(jìn)氣通道10或者13，經(jīng)過冷卻氣流通道11或者14對(duì)中襯3進(jìn)行冷卻，冷卻氣流在出風(fēng)環(huán)形通道12或者15中匯集，再經(jīng)過出風(fēng)口 IOb或者13b排出。當(dāng)溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)7或者7a，檢測(cè)到中襯3溫度低于擠壓筒中襯的設(shè)定溫度380°C時(shí)，控制系統(tǒng)動(dòng)作，關(guān)閉進(jìn)氣控制閥18，關(guān)閉擠壓筒超溫區(qū)冷卻風(fēng)比例控制閥16或者17，冷卻裝置停止對(duì) 擠壓筒進(jìn)行冷卻。
權(quán)利要求1.一種帶加熱和冷卻功能的重金屬擠壓機(jī)擠壓筒，其包括擠壓筒內(nèi)襯、擠壓筒中襯和擠壓筒中套，其特征在于，在所述擠壓筒中套(4)的中部裝有加熱器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的擠壓機(jī)擠壓筒，其特征在于，所述擠壓筒按左右兩個(gè)端面設(shè)置兩個(gè)加熱段，在每個(gè)加熱段內(nèi)均包括有多個(gè)加熱區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的擠壓機(jī)擠壓筒，其特征在于，所述加熱器為電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的擠壓機(jī)擠壓筒，其特征在于，在所述擠壓筒的中套和中襯之間包括左側(cè)冷卻區(qū)和右側(cè)冷卻區(qū)，該左側(cè)冷卻區(qū)包括左側(cè)冷卻區(qū)進(jìn)氣口、左側(cè)冷卻區(qū)進(jìn)風(fēng)環(huán)形通道、左側(cè)冷卻區(qū)螺旋冷卻風(fēng)道、左側(cè)冷卻風(fēng)道出風(fēng)環(huán)形通道和左側(cè)冷卻區(qū)出風(fēng)口 ；該右側(cè)冷卻區(qū)包括右側(cè)冷卻區(qū)進(jìn)氣口、右側(cè)冷卻區(qū)進(jìn)風(fēng)環(huán)形通道、右側(cè)冷卻區(qū)螺旋冷卻風(fēng)道、右側(cè)冷卻風(fēng)道出風(fēng)環(huán)形通道、右側(cè)冷卻區(qū)出風(fēng)口。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種帶加熱和冷卻功能的重金屬擠壓機(jī)擠壓筒，其包括擠壓筒內(nèi)襯、擠壓筒中襯和擠壓筒中套，其特征在于，在所述擠壓筒中套4的中部裝有加熱器。在所述擠壓筒的中套和中襯之間，包括左側(cè)冷卻區(qū)，該左側(cè)冷卻區(qū)包括左側(cè)冷卻區(qū)進(jìn)氣口、左側(cè)冷卻區(qū)進(jìn)風(fēng)環(huán)形通道、左側(cè)冷卻區(qū)螺旋冷卻風(fēng)道、左側(cè)冷卻風(fēng)道出風(fēng)環(huán)形通道和左側(cè)冷卻區(qū)出風(fēng)口；右側(cè)冷卻區(qū)包括右側(cè)冷卻區(qū)進(jìn)氣口、右側(cè)冷卻區(qū)進(jìn)風(fēng)環(huán)形通道、右側(cè)冷卻區(qū)螺旋冷卻風(fēng)道、右側(cè)冷卻風(fēng)道出風(fēng)環(huán)形通道、右側(cè)冷卻區(qū)出風(fēng)口。使用本實(shí)用新型的帶加熱和冷卻功能的擠壓筒，能有效控制擠壓筒系統(tǒng)的溫度，確保其溫度控制在工藝容許的范圍之內(nèi)。
文檔編號(hào)B21C29/02GK202366987SQ20112052801
公開日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者張濤, 李永祿, 賀永東 申請(qǐng)人:金川集團(tuán)有限公司