專利名稱：摩擦擠壓機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種軋制金屬管件，特別適用于摩擦劑壓冷加工設備及工藝方法。
目前軋鋼管的發(fā)展一直是圍繞著熱軋工藝原理進行設備改造，盡管現(xiàn)代連續(xù)軋機機組和自動軋機機組具有一系列優(yōu)點，但還是沒有擺脫各種軋管機組的缺點，其自動化程度發(fā)展多高，也只能是發(fā)展龐大的機組和增加附屬設備，而其基本原理沒有發(fā)生任何變化，因此在生產過程中存在的坯料加熱不均勻;穿孔次數(shù)增加;穿孔時經(jīng)常出現(xiàn)內折、外折、裂縫、偏心等等缺點。就是被人們認為先進的自動軋管機組，連續(xù)軋管機組、皮爾格軋機，都不可避免地產生橫向裂紋、穿透裂斷、管壁厚度不均勻，直徑變化，槽紋畸形等缺陷，這些不可擺脫的所存在的問題，是熱軋工藝從理論上就不能克服的矛盾。
熱軋、熱擠壓工藝在能源利用方面也有極大的消耗。熱軋、熱擠壓工藝都是外界熱源對坯料進行加熱，理想的加熱工藝過程應該是在較短的時間內將坯料均勻地加熱到理想的最好的塑性溫度區(qū)域，同時希望坯料不產生氧化皮以便適應工藝的需要，得到好的產品，但是研究至今對于坯料加熱時間之長，溫度之不均勻，仍然是影響熱軋生產的關鍵問題?，F(xiàn)代對坯料加熱重點從設備上研究各種形式的熱爐，如室式加熱爐、環(huán)形加熱爐、鹽浴爐、感應爐等，對室式加熱爐和環(huán)形加熱爐改進燃料控制燃燒氣氛等等措施。為了適應生產的需要，增加室式加熱爐的數(shù)量，從而給操作帶來復雜性。對于控制加熱爐的氣氛消除氧化皮這一難關，世界各國研究工作者都作了不少努力，但是裝料、出料過程，爐壁間隙、水份等隨時都能破壞爐氣控制成份。另外一種作為理想的加熱爐-鹽浴爐則效率低，維持費用亦高，且坯料加熱時間一長，熔鹽則對鋼的表面發(fā)生侵蝕產生斑痕，影響產品質量。目前較多用感應爐加熱是比較滿意的方法，但是坯料某些部份在升溫過程中有過燒現(xiàn)象，軸向和經(jīng)向溫度也不均勻。綜上所述，從熱效率來講，熱軋和熱劑壓工藝無論采用什么步驟和措施，都很難有效地發(fā)揮熱能的效率，軋制工藝不但對坯料加熱過程熱能損耗很大，對生產無縫管又的多次加熱，這些毫無代價的熱能損失，是熱軋、熱劑壓工藝原理固有的不能克服的理論問題。
再則，熱軋、熱劑壓工藝流程也非常復雜，以熱軋鋼管材生產為例來說明用熱軋和熱劑壓工藝對不銹鋼的坯料穿孔是重要的操作工藝，這類鋼由于它們在熱狀態(tài)下塑性低，很容易在外表上，尤其是在內表面上形成折疊及裂紋。為了減少外部缺陷的數(shù)量，只好用車床進行機械加工，車去坯料的外皮，而后再進行加熱和軋制，其工藝流程如圖4所示。熱擠壓生產合金鋼無縫管，穿孔工藝對擠壓來說是十分困難的，有時是不可能的，如目前熱軋就不能軋制雙層金屬管。因此對坯料常常是用機械加工鉆孔后才能成為需要的坯料。擠壓工藝流程如圖5所示。
為了解決上述問題，特設計一種能夠簡化工藝流程，而且在軋制技術領域中突破熱能交換的新形式，為變單傳統(tǒng)的軋鋼技術體系提供獨特的熱交換理論和新的完整的工藝和設備體系，即摩擦擠壓的壓力加工技術體系。
本發(fā)明壓力加工新工藝對坯料的熱過程是在高度集中的金屬原子內部摩擦熱交換過程，在改變其溫度場曲線狀態(tài)時在一種爆炸性氣體介質(高能推進燃料)作用下，使溫度場達到理想的均勻程度。為了滿足摩擦擠壓冷坯料所需要均勻的理想塑性溫度場，以玻璃潤滑劑加入特殊的造氣介質(火箭高能推進燃料)消除了由于線速度差所造成的不均勻溫度場，而得以理想高溫塑性區(qū)域。
摩擦擠壓“索取”熱源的手段上可以說從理論上找到了人們尋求的理想熱交換過程。這種熱交換過程既沒有龐大的加熱設備，又不存在對坯料加熱的不均勻性。同時在特殊介質(例如氬氣)保護下又沒有氧化皮產生。因此可以把冷錠直接投入摩擦擠壓機中一步成材，而且能得到理想的細化晶粒。如圖6所示。圖6中是將擠壓成材的晶粒放大200倍，仍比國際標準放大100倍粒度細，也就是說摩擦擠壓生產的管材，比熱軋系統(tǒng)任何工藝方法生產的管材在質量標準上遠遠超過其標準。且一不用加熱，二不用初軋，三不用穿孔，四不用精整，從而形成了完整的壓力加工體系，即新的工藝和獨特的設備系列。
摩擦擠壓能夠生產大口徑薄壁管材，雙層金屬管，也能生產超過冷軋薄板質量的板材，同樣比最先進的冷軋薄板質量也高的多。其物理性能一般都能達到或超過現(xiàn)代世界標準，這是因為用冷軋的方法也不能達到如此細化的晶粒。本發(fā)明工藝的先進性表現(xiàn)在它的生產過程大大簡化了，從而顯露出強有力的生命力，其生產工藝流程是坯料涂水性玻璃潤滑劑→摩擦成材→切頭→檢查→成品入庫，五道工序，工藝流程圖如圖7所示。
本發(fā)明摩擦擠壓機是由機座、支撐柱子、液壓飼服全自動系統(tǒng)、機械手、上花鍵筒、下花鍵筒、動模、定模、炮式成型筒、主機牌坊、主電動機、張力支架、滑桿、推力軸承等組成。結構采用“對頂式”為了解決產品的垂直精度，采用立式型式，克服產品本身自重所引起的彎曲變形。
本發(fā)明的優(yōu)點是簡化了工藝流程，把現(xiàn)代自動和連續(xù)軋管機機組的復雜生產過程，在一臺摩擦擠壓機上全部完成，這是從理論上突破熱軋工藝理論的結果。摩擦擠壓在新工藝另一重大的突破是用冷錠一步成材，且不存在坯料加熱不均勻和穿孔的一系列缺陷，所以在熱軋工藝中那些一直存在著而且又不能克服的生產產品缺陷問題，在本發(fā)明中得到解決。且產品更為突出的是摩擦擠壓對材質晶粒細化數(shù)量級和提高材質物理性能也是熱軋工藝望塵莫及的。
下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。


圖1175-1型摩擦擠壓機主視圖;
圖2175-1型摩擦擠壓機側視圖;
圖3175-1型摩擦擠壓機結構示意圖;
圖4熱軋鋼管工藝流程圖;
圖5熱擠壓生產合金鋼無縫管工藝流程圖;
圖6摩擦擠壓后的細化精粒放大200倍圖;
圖7175-1型摩擦擠壓機生產工藝流程圖。
圖面說明1.橫向控制油缸、2.滑動橫梁、3.主機牌坊、4.縱向控制油缸、5.一號主油缸、6.縱向控制油缸、7.二號機械手油缸、8.一號機械手多級油缸、9.二號機械手、10.一號機械手、11.一號柱子、12.二號機座、13.二號柱子、14.三號機座、15.三號柱子、16.四號機座、17.二號主油缸、18.推力軸承箱、19.下部花鍵筒、20.主電動機、21.滑桿、22.炮式成型筒、23.張力支架、24.動模、25.定模、26.三號機械手、27.上部花鍵筒、28.一號機座。
本發(fā)明包括有4根一號柱子(11)，4根二號柱子(13)和4根三號柱子(15)，并分別支撐一號機座(28)，二號機座(12)和三號機座(14)。四號機座(16)為本發(fā)明的底座。縱向控制油缸(4)、(6)，二號機械手油缸(7)，一號機械手多級油缸(8)，安裝在主機牌坊(3)上組成整體結構。橫向控制油缸(1)控制三點定位。定模(25)固定在上花鍵筒(27)上，上花鍵筒(27)和一號主油缸(5)固定在軸向控制滑動橫梁(2)中心部位。由位置傳感器發(fā)出信號給縱向控制油缸(4)控制定模(25)和動模(24)的模具。其主要控制參數(shù)是主機牌坊(3)受力變形和其它部份的線漲尺寸控制精度可達小于5μ。主機牌坊(3)的動作，對1、2、3號機械手來說屬于左右點位式自由度，控制這三點定位精度小于50μ。第一點是一號主油缸(5)和上花鍵筒(27)以及定模(25)的中心，當控制油缸(4)上升200毫米時，隨之橫向控制油缸(1)拉牌坊(3)向左移動到第二點和自動取管一號機械手(10)中心重合，由多級油缸(8)把成品管取出。一號機械手(10)在取管的同時，二號機械手(9)和三號機械手(26)把涂好玻璃潤滑劑的原料抓起，由三號機械手(26)裝入上花鍵筒(27)內之后待命。一號機械手(10)取管完畢。二號機械手(9)與炮式成型筒(22)中心重合把原料裝進去，隨后發(fā)生信號，橫向控制油缸(1)移動到第三點(循環(huán)終點)使一號主油缸(5)、上部花鍵筒(27)、定模(25)與動模(24)中心重合，于是發(fā)出信號給縱向控制油缸(6)鎖緊主機牌坊(3)，主電動機(20)立即轉動，一號主油缸(5)向下推動，二號主油缸(17)向上推動，通過推力軸承箱(18)作用在被帶動的下花鍵筒(19)內花鍵軸上，花鍵軸把推力傳遞給下部原料，在動、定兩模中發(fā)生摩擦擠壓工藝過程。成型管在給定的“張力”下，是在炮式成型筒(22)外部成型。炮式成型筒內部既是原料筒，又是動力傳動筒，外部又是高精度的成型筒。全部原料摩擦完了由張力滑動支架(23)發(fā)出信號給一號主油缸(5)立即上升200毫米，重復上述的橫向控制油缸的三點自由度動作。
本發(fā)明液壓控制系統(tǒng)原理吸取1700軋機的控制原理及其標準液壓元件，本機的軸向、橫向位置控制系統(tǒng)與1700軋機壓下控制系統(tǒng)基本相同。摩擦擠壓位置控制在誤差小于5μ以內。張力滑動支架傳動由附屬設備張力裝置專門傳動。
主電室設計采取3600KW直流電機，并由標準設計“哥德機組”供電，這是為了主機頻繁操作可靠起見而考慮的。也可以選擇可控硅控制方式。
本機可以生產的品種低碳鋼、中碳鋼、低合金鋼、高合金鋼(18-8)，管徑φ203-φ351毫米，壁厚2毫米-25毫米，長度12000毫米，品種可以是圓形鋼、變斷面管(壁厚變化率90%)。
權利要求
1.一種軋制金屬管件的擠壓機，特別是能夠生產大口徑、薄壁高精度，變斷面管材及雙層金屬管的摩擦擠壓機是由機座、機架、升降機構，滑動機構、液壓傳動系統(tǒng)、牌坊等組成，其特征在于裝有機械手(9)、(10)、(26)，上部花鍵筒(27)，下部花鍵筒(19)，炮式成型筒(22)、張力支架(23)、滑動橫梁(2)、動模(24)、定模(25)等。
2.根據(jù)權利要求1所述的摩擦擠壓機，其特征在于縱向控制油缸(4)、(6)、二號機械手油缸(7)、一號機械手多級油缸(8)、滑動橫梁(2)安裝在主機牌坊(3)上組成整體結構。
3.根據(jù)權利要求1所述的摩擦擠壓機，其特征在于上花鍵筒(27)和一號主機油缸(5)固定在軸向控制滑動橫梁(2)中心部位，下花鍵筒(19)固定在主電動機(20)中部，且呈對頂式結構。
4.根據(jù)權利要求1所述的摩擦擠壓機，其特征在于炮式成型筒(22)固定在 二號機座(12)上。
5.根據(jù)權利要求1所述的摩擦擠壓機，其特征在于上部花鍵筒(27)上裝有定模(25)、炮式成型筒(22)上裝有動模(24)。
6.根據(jù)權利要求1所述的摩擦擠壓機，其特征在于張力支架(23)裝在以炮式成型筒為中心的部位。
7.根據(jù)權利要求6所述的摩擦擠壓機，其特征在于張力支架(23)上裝有張力卡頭。
8.根據(jù)權利要求1所述的摩擦擠壓機，其特征在于擠壓時，坯料上涂有水解性玻璃潤滑劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種軋制金屬管件的摩擦擠壓冷加工設備及其工藝，特別適用于生產大口徑、高精度薄壁管材和雙層金屬管，其特點是工藝流程簡單，把現(xiàn)代連續(xù)軋管機組的復雜生產過程在一臺摩擦擠壓機上全部完成，從理論上突破了百年來熱軋工藝的理論，且產品更為突出的是摩擦擠壓對材質晶粒細化數(shù)量級和提高材質物理性能也是熱軋工藝望塵莫及的，所以在熱軋工藝中那些一直存在著且又不能克服的生產產品缺陷問題，本發(fā)明得到了解決。
文檔編號B21C23/08GK1046106SQ8910219
公開日1990年10月17日 申請日期1989年4月7日 優(yōu)先權日1989年4月7日
發(fā)明者馬景云 申請人:馬景云