專利名稱：鋁、鎂、銅合金及復合材料的連續(xù)鑄軋擠壓成形裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及鋁、鎂合金及復合材料的加工成形裝置，具體為一種鋁、鎂、銅合 金及復合材料的連續(xù)鑄軋擠壓成形裝置。
背景技術：
目前鋁、鎂合金及復合材料加工成形的工藝方案包括金屬熔煉、鑄坯、鍛造、擠壓、 軋制、拉拔等工序，上述工序多數(shù)是獨立進行的，具有生產線長、成材率低、耗能高、環(huán)境污 染等突出問題，而鋁、鎂合金及復合材料的加工成形裝置是一種集鑄、擠、成形為一體的裝 置，具有產品流程短、成本低且近終形生產等優(yōu)點，目前受到廣泛的重視，中國專利公開了 一種專利號為200720185231. X的實用新型專利，該實用新型專利所述的鋁、鎂合金及復合 材料連續(xù)凝固與成形一體化裝置包括機架、固定在機架上的且?guī)Щ∶娴难プw以及套在機 架上的主動軸，主動軸上固定有帶水冷系統(tǒng)的轉動輥，轉動輥的圓柱面上開有環(huán)狀的溝槽， 靴座體的弧面與轉動輥之間設有槽封塊，靴座體上安裝有模具，轉動輥在與模具位置對應 的部位的溝槽內安裝有擋料塊，工作時，液態(tài)的坯料進入溝槽后，受到水冷系統(tǒng)的作用，變 為半固態(tài)坯料，接著在轉動輥的作用下不斷運動至擋料塊處，在擋料塊的作用下坯料進入 模具型腔，從模具型腔內出來的型材由于受到的擠壓力較小，無法改變坯料基體相的組織 結構，因而導致型材的性能較低，無法滿足型材高精薄壁、特細及超長的要求。
發(fā)明內容本實用新型為了解決現(xiàn)有鋁、鎂合金及復合材料加工成形裝置由于結構缺陷存在 型材性能較低的問題，提供了一種鋁、鎂、銅合金及復合材料的連續(xù)鑄軋擠壓成形裝置。本實用新型是采用如下技術方案實現(xiàn)的鋁、鎂、銅合金及復合材料的連續(xù)鑄軋擠 壓成形裝置，包括機架、擋料塊、擠壓座、主動軸以及固定在其上且輥面上開有擠壓槽的擠 壓輥、模具以及位于擠壓座和擠壓輥之間的封槽塊，機架上設有從動軸，從動軸上固定有輥 面緊貼擠壓輥輥面且位于擠壓座上方的鑄軋輥，鑄軋輥下部輥面與擠壓座和封槽塊上部表 面過渡配合，鑄軋輥周圍設有固定在機架上的結晶器，結晶器上開有結晶孔且結晶孔的下 端位于鑄軋輥和擠壓槽接觸部位的上方，結晶器下部表面與鑄軋輥和擠壓輥的輥面過渡配 合，主動軸和從動軸上設有旋轉驅動機構。旋轉驅動機構是本領域技術人員容易實現(xiàn)的。工 作時，液態(tài)坯料由高溫液泵輸送至結晶器的結晶孔中，然后液態(tài)坯料在結晶器的作用下變 為半固態(tài)坯料，然后在旋轉驅動機構的作用下主動軸和從動軸反向旋轉，從而帶動擠壓輥 和鑄軋輥反向旋轉，將半固態(tài)坯料不斷地咬入擠壓輥的擠壓槽內來實現(xiàn)擠壓，在摩擦力和 擠壓力的共同作用下坯料達到擠壓溫度，接著在擋料塊的作用下坯料進入模具，將坯料擠 壓成形，由于坯料受到連續(xù)大剪切變形，因此改變了其基體相的組織結構，進而大大提高了 型材的性能。旋轉驅動機構包括固定在主動軸上的主動齒輪和固定在從動軸上的且與主動齒 輪嚙合的從動齒輪，主動軸的一端設有電機，當驅動主動軸和從動軸旋轉時，啟動電機，帶動主動軸旋轉，主動軸上的主動齒輪帶動從動齒輪轉動，進而從動齒輪帶動從動軸相對主 動軸反方向旋轉。擠壓槽為軸向分布的兩個擠壓槽，結晶器上開有兩個結晶孔，鑄軋輥是由輥面分 別壓在兩個擠壓槽上的兩部分組成，從動軸是由兩根短軸組成，且兩根短軸的相鄰一端套 在一起，其中一根短軸與鑄軋輥的一部分固定，另一根短軸與鑄軋輥的另一部分固定，從動 軸的另一根短軸上設有旋轉驅動機構，工作時，由于采用兩擠壓槽的擠壓輥，兩擠壓槽內的 半固態(tài)坯料同時進入模具的型腔，便于對直徑要求較大的坯料成形；同時通過調節(jié)兩根短 軸的轉速進而調節(jié)鑄軋輥兩部分的轉速，保證兩個擠壓槽內的擠壓力平衡，從而防止坯料 在模具型腔內的跑偏現(xiàn)象，使型材表面光滑且壁厚均勻。擠壓座上開有與模具型腔連通的通孔，在通孔內通入不同的包覆材料，當其與模 具型腔內的坯料混合后，即可完成型材的復合和包覆作業(yè)，通孔和模具型腔的軸線位于同 一直線上，即切線擠壓法，而擠壓座和模具設置在擠壓輥的水平中心線上，即徑向擠壓法。封槽塊位于擠壓座與擠壓輥之間的間隙處，且封槽塊的弧面與擠壓輥的輥面過渡 配合，封槽塊的弧面上開有與擠壓輥的擠壓槽位置對應且相對擠壓輥軸線偏心的偏心槽， 偏心槽接近模具一側的直徑小于偏心槽另一側的直徑，工作時，封槽塊的偏心度為3-8mm， 此種結構設計更加合理，坯料受到擠壓輥和鑄軋輥的咬入擠壓力后進入擠壓槽，隨著擠壓 槽與偏心槽圍成空間的截面不斷縮小，半固態(tài)坯料受到進一步增壓，在擠壓槽內的摩擦力 和擠壓力逐步增大，進一步提高了型材的性能。封槽塊的弧角為180° -320 °，且封槽塊與擠壓輥輥面之間的間隙距離為 0. 5mm-l. 5mm，封槽塊的弧角設置使半固態(tài)坯料的增壓效果更好，增壓后的型材性能達到最 佳效果；同時間隙距離的調整在滿足擠壓效果的前提下，延長了封槽塊的使用壽命，減小應 更換封槽塊存在費時費力進而影響生產效率的問題。鑄軋輥和擠壓輥的轉速比的范圍是1 1-1.5 1，此時鑄軋輥和擠壓輥轉動咬入 半固態(tài)坯料的擠壓力效果最好，轉速比的范圍是經多次試驗測得的。本實用新型通過合理的改進克服了現(xiàn)有鋁、鎂合金及復合材料加工成形裝置由于 結構缺陷存在成形困難且型材性能較低的問題，通過增設鑄軋輥和結晶器大大改善了坯料 的咬入和擠壓效果，進而提高了型材的性能，使得型材制造成高精薄壁、特細、超長的要求 成為可能，同時具有結構簡單、操作方便且成本低的優(yōu)點。

圖1為本實用新型的結構示意圖。圖2為圖1的俯視示意圖。圖3為圖1中擠壓輥上有兩個擠壓槽的結構示意圖。圖中1-擠壓座，2-擠壓槽，3-擠壓棍，4-模具，5-封槽塊，6_鑄軋輥，7_結晶器， 8-結晶孔，9-主動軸，10-從動軸，11-主動齒輪，12-從動齒輪，13-通孔，14-輻射狀溝槽 孔，15-擋料塊。
具體實施方式
鋁、鎂、銅合金及復合材料的連續(xù)鑄軋擠壓成形裝置，機架、擠壓座1、擋料塊15、主動軸9以及固定在其上且輥面上開有擠壓槽2的擠壓輥3、模具4以及位于擠壓座1和擠 壓輥3之間的封槽塊5，機架上設有從動軸10，從動軸10上固定有輥面緊貼擠壓輥3輥面 且位于擠壓座1上方的鑄軋輥6，鑄軋輥6下部輥面與擠壓座1和封槽塊5上部表面過渡配 合，鑄軋輥6周圍設有固定在機架上的結晶器7，結晶器7上開有結晶孔8且結晶孔8的下 端位于鑄軋輥6和擠壓槽2接觸部位的上方，結晶器7下部表面與鑄軋輥6和擠壓輥3的 輥面過渡配合，主動軸9和從動軸10上設有旋轉驅動機構。旋轉驅動機構包括固定在主動 軸9上的主動齒輪11和固定在從動軸10上的且與主動齒輪9嚙合的從動齒輪12，主動軸9 的一端設有電機；擠壓槽2為軸向分布的兩個擠壓槽2，結晶器7上開有兩個結晶孔8，鑄軋 輥6是由輥面分別壓在兩個擠壓槽2上的兩部分組成，從動軸9是由兩根短軸組成，且兩根 短軸的相鄰一端套在一起，其中一根短軸與鑄軋輥6的一部分固定，另一根短軸與鑄軋輥6 的另一部分固定，從動軸9的另一根短軸上分別設有旋轉驅動機構；擠壓座1上開有與模具 4型腔連通的通孔13 ；封槽塊5位于擠壓座1與擠壓輥3之間的間隙處，且封槽塊5的弧面 與擠壓輥3的輥面過渡配合，封槽塊5的弧面上開有與擠壓輥3的擠壓槽2位置對應且相 對擠壓輥3軸線偏心的偏心槽，偏心槽接近模具4一側的直徑小于偏心槽另一側的直徑；封 槽塊5的弧角為180° (或200°，或290°，或320° )，且封槽塊5與擠壓輥3輥面之間的 間隙距離為0. 5mm (或0. 9mm，或1. 1mm，或1. 5mm)；鑄軋輥6和擠壓輥3的轉速比的范圍是 1 1(或1.1 1，或1.3 1，或1.5 1)。具體實施過程中，一根短軸的端部設有階梯 狀結構，另一根短軸一端端面上開有可將短軸階梯狀端部插入的孔；液態(tài)坯料由真空爐溶 化制成；模具4型腔內根據(jù)坯料的成形結構設置有空心型材模、實心型材模、復合及包覆型 材模、擴展?；蚋鞣N異型膜，模具材料選用高級模具鋼；在模具4和擠壓槽2之間設置擋料 塊15，使坯料剪切進入模具型腔，細化了坯料的晶相組織，提高了型材的性能；鑄軋輥6和 擠壓輥3的軸心處均設置有水冷系統(tǒng)，水冷系統(tǒng)為現(xiàn)有技術，具體為鑄軋輥6和擠壓輥3的 軸心處設置有空心軸，空心軸內設置有分水套，鑄軋輥6和擠壓輥3內開有使分水套和輻射 狀溝槽孔14連通的環(huán)形槽；擠壓座1及模具4的夾緊、更換及安裝均通過液壓機構完成，液 壓機構包括液壓站、電磁閥、單向閥相連，從而驅動液壓缸來完成各種動作；對于熔體流量、 冷卻強度、鑄軋輥和擠壓輥轉速等主要參數(shù)的控制與顯示均通過PLC可編程邏輯控制技術 實現(xiàn)；擠壓輥3的一端裝有扭矩轉速傳感器，通過PLC自動控制系統(tǒng)對擠壓輥3的擠壓力進 行測控。
權利要求一種鋁、鎂、銅合金及復合材料的連續(xù)鑄軋擠壓成形裝置，包括機架、擠壓座(1)、擋料塊(15)、主動軸(9)以及固定在其上且輥面上開有擠壓槽(2)的擠壓輥(3)、模具(4)以及位于擠壓座(1)和擠壓輥(3)之間的封槽塊(5)，其特征在于機架上設有從動軸(10)，從動軸(10)上固定有輥面緊貼擠壓輥(3)輥面且位于擠壓座(1)上方的鑄軋輥(6)，鑄軋輥(6)下部輥面與擠壓座(1)和封槽塊(5)上部表面過渡配合，鑄軋輥(6)周圍設有固定在機架上的結晶器(7)，結晶器(7)上開有結晶孔(8)且結晶孔(8)的下端位于鑄軋輥(6)和擠壓槽(2)接觸部位的上方，結晶器(7)下部表面與鑄軋輥(6)和擠壓輥(3)的輥面過渡配合，主動軸(9)和從動軸(10)上設有旋轉驅動機構。
2.根據(jù)權利要求1所述的鋁、鎂、銅合金及復合材料的連續(xù)鑄軋擠壓成形裝置，其特征 在于旋轉驅動機構包括固定在主動軸(9)上的主動齒輪(11)和固定在從動軸(10)上的 且與主動齒輪(9)嚙合的從動齒輪(12)，主動軸(9)的一端設有電機。
3.根據(jù)權利要求1所述的鋁、鎂、銅合金及復合材料的連續(xù)鑄軋擠壓成形裝置，其特征 在于擠壓槽⑵為軸向分布的兩個擠壓槽⑵，結晶器(7)上開有兩個結晶孔(8)，鑄軋輥 (6)是由輥面分別壓在兩個擠壓槽(2)上的兩部分組成，從動軸(9)是由兩根短軸組成，且 兩根短軸的相鄰一端套在一起，其中一根短軸與鑄軋輥(6)的一部分固定，另一根短軸與 鑄軋輥(6)的另一部分固定，從動軸(9)的另一根短軸上設有旋轉驅動機構。
4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的鋁、鎂、銅合金及復合材料的連續(xù)鑄軋擠壓成形裝置， 其特征在于擠壓座(1)上開有與模具(4)型腔連通的通孔(13)。
5.根據(jù)權利要求1、2或3所述的鋁、鎂、銅合金及復合材料的連續(xù)鑄軋擠壓成形裝置， 其特征在于封槽塊(5)位于擠壓座(1)與擠壓輥(3)之間的間隙處，且封槽塊(5)的弧面 與擠壓輥(3)的輥面過渡配合，封槽塊(5)的弧面上開有與擠壓輥(3)的擠壓槽(2)位置 對應且相對擠壓輥(3)軸線偏心的偏心槽，偏心槽接近模具(4) 一側的直徑小于偏心槽另 一側的直徑。
6.根據(jù)權利要求4所述的鋁、鎂、銅合金及復合材料的連續(xù)鑄軋擠壓成形裝置，其特征 在于封槽塊(5)位于擠壓座(1)與擠壓輥(3)之間的間隙處，且封槽塊(5)的弧面與擠壓 輥(3)的輥面過渡配合，封槽塊(5)的弧面上開有與擠壓輥(3)的擠壓槽(2)位置對應且 相對擠壓輥(3)軸線偏心的偏心槽，偏心槽接近模具(4) 一側的直徑小于偏心槽另一側的直徑。
7.根據(jù)權利要求1、2或3所述的鋁、鎂、銅合金及復合材料的連續(xù)鑄軋擠壓成形裝置， 其特征在于封槽塊(5)的弧角為180° -320°，且封槽塊(5)與擠壓輥(3)輥面之間的間 隙距離為0. 5mm-1. 5mm。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的鋁、鎂、銅合金及復合材料的連續(xù)鑄軋擠壓成形裝置，其 特征在于鑄軋輥(6)和擠壓輥(3)的轉速比的范圍是1 1-1.5 1。
專利摘要本實用新型具體為一種鋁、鎂、銅合金及復合材料的連續(xù)鑄軋擠壓成形裝置，解決了現(xiàn)有鋁、鎂合金及復合材料加工成形裝置由于結構缺陷存在型材性能較低的問題。機架上設有從動軸，從動軸上設有鑄軋輥，且鑄軋輥下部輥面與擠壓座和封槽塊上部表面過渡配合，鑄軋輥和擠壓輥的上方設有結晶器，結晶器上開有結晶孔且結晶孔的下端位于鑄軋輥和擠壓輥接觸部位的上方，結晶器下部表面與鑄軋輥和擠壓輥的輥面過渡配合，主動軸和從動軸上設有旋轉驅動機構。本實用新型通過增設鑄軋輥和結晶器大大提高了型材的性能，使得型材制造成高精薄壁、特細、超長的要求成為可能，同時具有結構簡單、操作方便且成本低的優(yōu)點。
文檔編號B21B1/46GK201720245SQ20102025119
公開日2011年1月26日 申請日期2010年7月3日 優(yōu)先權日2010年7月3日
發(fā)明者呂大俊 申請人:山西奧銘科技有限公司