一种连续变壁厚管材的挤压成型方法及设备技术

本发明专利技术公开了一种连续变壁厚管材的挤压成型方法及设备，涉及材料加工成型领域，准备挤出机、材料和模具等设备和工具，同时对材料进行预处理和加热处理，将预热后的材料送入挤出机中，经过加热和加压后，利用模具分别对型材两端进行挤压成型，进而被挤出成所需形状和尺寸的连续变截面材料，在挤出过程中，可以通过调节挤出机的加压加热和速度等参数，以及调节模具的形状和结构，实现对截面形状和壁厚的连续变化。通过不同模具在一定的温度及压力、挤压速度等条件下，获得变壁厚管材，进而实现优化管壁的厚度，减轻管材重量，提高管材力学性能等优点。性能等优点。性能等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种连续变壁厚管材的挤压成型方法及设备


[0001]本专利技术属于材料加工成型领域，具体涉及一种连续变壁厚管材的挤压成型方法以及一种连续变壁厚管材的挤压成型设备。

技术介绍

[0002]铝合金和镁合金型材是目前应用最广泛的材料之一，在航空航天、交通运输、大型工业设备和其它新兴领域的应用上有着明显的优势，随着我国工业技术的迅速发展，对大型精密机械和常规大型型材挤出加工技术的要求不断提高，常规的大型型材挤压成型技术已经无法适应新的生产要求，因此，在新产品的研发和开发中，必须对其进行全面的研究和分析，采用新的工艺、新的目标和新的方法。
[0003]大型挤压型材是一种广泛应用于建筑物结构、道路桥梁、铁路轨道、车身车架、船舶、航空航天等领域的金属制品，它是通过金属在高温下被挤压成型而制成的，因此具有较高的强度和刚度，同时重量较轻，便于加工和安装，同时，大型挤压型材可以根据需要制成各种形状和尺寸，如圆形、方形、矩形、梯形等，还可以通过组合和加工来满足各种特殊需求，随着工业制造技术的发展和现代化建筑的需要，大型挤压型材的需求量不断增加，同时，为了满足客户的不同需求，生产商不断研发和改进生产技术，提高产品的质量和力学性能。
[0004]变壁厚管材是指在生产管材过程中，根据管材的加工要求和使用条件，控制管壁的厚度，以满足特定的强度和弹性需求；这种技术可以有效减少管材的重量，并增加管材的使用寿命。因此其具备如下优点：通过优化管壁的厚度，可以减轻管道的重量，这在注重减轻重量的应用中是有益的；改变管壁厚度的能力可以通过优化管壁中的材料分布来提高机械性能，从而提高其强度和刚度；调整管壁厚度的能力可实现更大的设计灵活性，从而可以根据其特定应用和环境条件优化管道的性能；控制管壁厚度的能力可以帮助提高管道的耐用性，从而降低随着时间的推移发生故障的风险；可变厚度壁管材料还可以提高材料的压应力，进而提高管道的耐腐蚀性，降低与腐蚀相关的故障风险，延长管道的使用寿命，管材的加工保证了整体无缝，某种程度上保证了整体管材的连续性及使用寿命；留过渡区是为了在加工过程中尽可能防止在金属加热过程中，处于半固态金属能够更好的成型，防止挤压过程中基本管材的形状和尺寸发生较大的变形，同时也为了方便矫正管材。
[0005]与等壁厚管材区别：等壁厚管材是指整个管材的壁厚值相同，而变壁厚管材是指管材的壁厚值在管长方向上不同，等壁厚管材适用于一些简单的工业管道、水管、燃气管等；变壁厚管材适用于一些高强度、高精度要求的工业管道、设备管等；等壁厚管材的加工难度较低，生产效率高；变壁厚管材的加工难度较高，但生产出的管材性能更优秀；等壁厚管材价格较低，适合大量生产；变壁厚管材价格较高，但性价比更高；等壁厚管材的使用寿命一般较短；变壁厚管材的使用寿命较长，能满足更高的使用要求；总体而言，等壁厚管材适用于简单、低成本的工业应用场景，变壁厚管材适用于高精度、高强度、长寿命的工业应用场景。
[0006]变壁厚挤压成型工艺存在一些技术难点，主要包括：如何控制型腔壁厚的变化是变壁厚挤压成型工艺的关键技术难点；模具设计需要考虑到型腔壁厚变化的影响，从而确保产品的质量；变壁厚挤压成型工艺的成功受到材料性能的限制，选择适当的材料是关键。

技术实现思路

[0007]目前，现存在大型型材挤压工艺均为等壁厚挤压工艺，本专利技术的目的在于提供一种连续变壁厚管材的挤压成型方法及设备，以解决对管材型腔壁的截面形状和壁厚进行连续变化的技术问题；获得内径不变、外径改变或内径、外径均变化或异型壁厚的变壁厚型材；
[0008]本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：
[0009]一种连续变壁厚管材的挤压成型方法，按照以下步骤进行：
[0010]步骤1：选择材料，将材料预制成一定形状的管坯，根据材料的种类和管坯的尺寸选择合适型号的挤压机，根据加工要求设定挤压机中的压力、温度和速度参数；
[0011]步骤2：将控制外径的模具及内径的模具同时放入挤压机模支撑中；
[0012]步骤3：将管坯送入挤压机中进行预热，再逐渐将温度升高至指定温度，并对管坯开始挤压，使管坯产生塑性变形，进行变壁厚处理，管坯的壁厚随着外径模具及内径模具尺寸的改变而改变，直至管坯完全契合模具，完成管坯一侧的变壁厚挤压；
[0013]步骤4：对管坯的另一侧进行重复上述操作，得到连续变壁厚管件，对连续变壁厚管件进行冷却处理，使连续变壁厚管件保持形状和尺寸，并撤出模具，对连续变壁厚管件进行后续加工和处理，以满足不同的工程要求和应用场景。
[0014]本专利技术技术方案的连续变壁厚管件的长度范围为0.5～40m，壁厚最大厚度为0.1～0.4m，最大处壁厚与最小处壁厚比值范围为1～3。
[0015]本专利技术技术方案的连续变壁厚管件的材料为合金材料，合金材料包括铝合金和镁合金材料。
[0016]本专利技术技术方案的挤压成型方法为一种连续挤压型材方法。
[0017]作为本专利技术技术方案中连续变壁厚管件的优选方案：可加工的连续变壁厚管件可以为内径不变、外径改变的变壁厚管件。
[0018]作为本专利技术技术方案中连续变壁厚管件的优选方案：可加工的连续变壁厚管件可以为内径、外径均改变的变壁厚管件。
[0019]作为本专利技术技术方案中连续变壁厚管件的优选方案：可加工的连续变壁厚管件可以为异型的变壁厚管件。
[0020]本专利技术还包括一种连续变壁厚管材的挤压成型设备，包括挤压机、加热仓、模具支撑座、外径模具、内径模具和支撑环，所述挤压机包括挤压机前端和挤压机尾端，所述加热仓位于挤压机前端和挤压机尾端之间，所述加热仓从支撑环处解锁分为左右两部分，所述加热仓左右两部分的底端从外向内分别设置加热仓支架和移动支架，所述内径模具设置在加热仓的内腔左侧，所述模具支撑座的一端与挤压机前端的输出端连接，另一端与内径模具的一端连接，所述内径模具的另一端延伸至支撑环位置，待加工管材套在内径模具上，所述外径模具设置在加热仓的内腔右侧，所述外径模具的一端置于支撑环中，另一端通过锁键和挤压垫与挤压轴的一端固定在一起，所述挤压轴的另一端与挤压机尾端连接。
[0021]所述外径模具开口垂直内径与闭口垂直内径比例范围为：2:1～20:1，外径模具1开口横向内径与闭口横向内径比例范围为：1.1:1～10:1。
[0022]所述内径模具直径最大处小于等于外侧模具的闭口处内径。
[0023]通过上述技术方案，本专利技术的有益效果为：
[0024]1、本专利技术通过准备挤出机、材料和模具等设备和工具，同时对材料进行预处理和加热处理，将预热后的材料送入挤出机中，经过加热和加压后，利用模具分别对型材两端进行挤压成型，进而被挤出成所需形状和尺寸的连续变截面材料，在挤出过程中，可以通过调节挤出机的加压加热和速度等参数，以及调节模具的形状和结构，实现对截面形状和壁厚的连续变化，挤出后的材料可以进行后续加工和处理，如切割、成型、表面处理等，获得变壁厚型材，以满足不同的工程要求和应用场景。
[0025]2、相对于等壁厚挤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续变壁厚管材的挤压成型方法，其特征在于：按照以下步骤进行：步骤1：选择材料，将材料预制成一定形状的管坯，根据材料的种类和管坯的尺寸选择合适型号的挤压机，根据加工要求设定挤压机中的压力、温度和速度参数；步骤2：将控制外径的模具及内径的模具同时放入挤压机模支撑中；步骤3：将管坯送入挤压机中进行预热，再逐渐将温度升高至指定温度，并对管坯开始挤压，使管坯产生塑性变形，进行变壁厚处理，管坯的壁厚随着外径模具及内径模具尺寸的改变而改变，直至管坯完全契合模具，完成管坯一侧的变壁厚挤压；步骤4：对管坯的另一侧进行重复上述操作，得到连续变壁厚管件，对连续变壁厚管件进行冷却处理，使连续变壁厚管件保持形状和尺寸。2.根据权利要求1所述的连续变壁厚管材的挤压成型方法，其特征在于：连续变壁厚管件的长度范围为0.5～40m，壁厚最大厚度为0.1～0.4m，最大处壁厚与最小处壁厚比值范围为1～3。3.根据权利要求1所述的连续变壁厚管材的挤压成型方法，其特征在于：连续变壁厚管件的材料为合金材料，合金材料包括铝合金和镁合金。4.根据权利要求1所述的连续变壁厚管材的挤压成型方法，其特征在于：该挤压成型方法为一种连续挤压型材方法。5.根据权利要求1所述的连续变壁厚管材的挤压成型方法，其特征在于：可加工的连续变壁厚管件可以为内径不变、外径改变的变壁厚管件。6.根据权利要求1所述的连续变壁厚管材的挤压成型方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春忠，张洪宁，王继杰，杨帅，佟金玲，冯哲，马士才，卢天倪，农智升，张占伟，
申请(专利权)人：沈阳航空航天大学，
类型：发明
国别省市：