本發(fā)明涉及一種銅管加工裝置，具體涉及一種大口徑銅管鑄造拉拔裝置。

背景技術(shù)：

銅管作為壓力加工的型材，其制造工藝要經(jīng)過熔煉、鑄造、壓力加工等過程，才能形成產(chǎn)品，目前國內(nèi)的銅管生產(chǎn)均采用銅錠壓制成型，特別是大口徑銅管的壓力加工，需要噸位很大的擠壓設(shè)備，投資大，成本高。

申請?zhí)枮?01510192699.0的中國專利公開了一種大口徑銅管連鑄用內(nèi)芯棒組件，包括內(nèi)芯棒、固定板以及冷凝器，固定板套設(shè)在熔煉爐底部的銅液澆口上，內(nèi)芯棒由芯軸套設(shè)在連接法蘭的通孔中組成，并由連接法蘭固定在固定板與冷凝器之間，芯軸上端依次穿過連接法蘭與固定板中心的通孔與熔煉爐底部的銅液澆口連接，下端伸入冷凝器與冷凝器內(nèi)壁之間形成管狀空腔，在芯軸上設(shè)有與銅液澆口連通的內(nèi)澆道，并在內(nèi)澆道側(cè)壁上設(shè)置垂直于內(nèi)澆道的內(nèi)澆口，內(nèi)澆口開口于管狀空腔的上方，冷凝器下方設(shè)有拉引冷凝器管狀空腔內(nèi)銅管的拉引裝置。

在上述裝置中，銅液通過銅液澆口進(jìn)入內(nèi)芯棒上的內(nèi)澆道，并由內(nèi)澆道一側(cè)的內(nèi)澆口流出，流入冷凝器的管狀空腔中，通過冷凝器的冷凝水的冷凝作用，使得銅液不斷地結(jié)晶凝固形成管型坯，再通過所述的拉引裝置連續(xù)拉出所需長度的銅管。但由于銅液從內(nèi)澆口流出后直接吸附在冷凝器的內(nèi)腔壁上，且銅液的流動(dòng)性差，因此銅液進(jìn)入冷凝器后，銅液中部的壓力較小，使得內(nèi)芯棒不具有決定銅管內(nèi)徑的作用，因此在銅液結(jié)晶過程中，銅管的內(nèi)徑由銅液的流量決定，一旦銅液流量產(chǎn)生變化，則銅管的壁厚將具有較大波動(dòng)。另外，當(dāng)所需銅管的直徑過大時(shí)，則內(nèi)芯棒下端周向上設(shè)置的內(nèi)澆口的數(shù)量也將增多，而每個(gè)內(nèi)澆口的流量都將影響銅管的質(zhì)量，使得影響銅管質(zhì)量的因素增多，從而不可控性增大，因此該裝置不適合用于加工過大口徑的銅管。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種大口徑銅管鑄造拉拔裝置，以解決銅液流量產(chǎn)生變化時(shí)，銅管壁厚波動(dòng)較大的技術(shù)問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的基礎(chǔ)方案如下：

大口徑銅管鑄造拉拔裝置包括機(jī)架、從上至下依次設(shè)置在機(jī)架上的熔煉爐、內(nèi)芯棒、冷凝器和牽引機(jī)構(gòu)，熔煉爐底部中心設(shè)有銅液澆口，熔煉爐內(nèi)設(shè)有與銅液澆口配合的堵塞，內(nèi)芯棒與熔煉爐底部固定，內(nèi)芯棒的下端設(shè)有芯軸，芯軸中心設(shè)有內(nèi)澆道，芯軸的周向均勻的設(shè)有多個(gè)與內(nèi)澆道連通的內(nèi)澆口，冷凝器內(nèi)設(shè)有管狀空腔，管狀空腔外設(shè)有水道，芯軸伸入管狀空腔內(nèi)，牽引機(jī)構(gòu)上設(shè)有可夾緊銅管的夾具；其特征在于，還包括定型芯棒、豎直滑動(dòng)連接在機(jī)架上的模具和驅(qū)動(dòng)模具上下滑動(dòng)的驅(qū)動(dòng)油缸，模具設(shè)于牽引機(jī)構(gòu)和冷凝器之間，模具的中心設(shè)有模口，模具上設(shè)有位于模口外周的冷卻水道；定型芯棒連接在芯軸上，且定型芯棒與?？谙鄬?；模具與冷凝器之間形成負(fù)壓腔，并設(shè)有負(fù)壓機(jī)與負(fù)壓腔連通。

本方案大口徑銅管鑄造拉拔裝置的原理在于：

提升熔煉爐內(nèi)的活塞，銅液將從銅液澆口流入開設(shè)在芯軸中心的內(nèi)澆道內(nèi)，并由內(nèi)澆道一側(cè)的內(nèi)澆口流出，流入冷凝器的管狀空腔中，通過冷凝器的冷凝水的冷凝作用，使得銅液不斷地結(jié)晶凝固形成管型坯。管型坯經(jīng)過冷凝器后，仍具有一定溫度，若將管型坯的溫度控制在600攝氏度以上，管型坯仍然具有較強(qiáng)的塑性變形能力；當(dāng)管型坯達(dá)到一定長度后，將定型芯棒壓入管型坯，并使定型芯棒與芯軸連接，從而通過定型芯棒對芯軸進(jìn)行支撐。通過驅(qū)動(dòng)油缸推動(dòng)模具向上運(yùn)動(dòng)，將管型坯壓入?？?，則負(fù)壓腔內(nèi)形成密閉空間。

啟動(dòng)負(fù)壓機(jī)，則負(fù)壓腔內(nèi)的壓力降低，位于負(fù)壓腔段的管型坯將向外膨脹，從而使管型坯的壁厚變薄。模具內(nèi)的冷卻水道內(nèi)將通入低溫冷卻水，因此管型坯被壓入?？诤髸荒＞哌M(jìn)一步進(jìn)行降溫；從而使其塑性較低，耐壓能力增強(qiáng)。通過牽引機(jī)構(gòu)上的夾具夾緊?？趦?nèi)的管型坯，則移動(dòng)牽引機(jī)構(gòu)可拉拔出所需管材。

在本方案中，由于管狀空腔的直徑較小，為了使管型坯擴(kuò)張后能滿足所需管材的厚度要求，則管狀空腔內(nèi)形成的管型坯的厚度需大于所需該材厚度的2～3倍。當(dāng)管型坯進(jìn)入負(fù)壓腔后，將在負(fù)壓的作用下膨脹，從而對管型坯進(jìn)行一次擴(kuò)張，此時(shí)管型坯的外徑將增大，厚度將降低，以為下一步拉拔加工做準(zhǔn)備。在拉拔管型坯時(shí)，管型坯受力延展，其厚度進(jìn)一步降低，最終產(chǎn)出所需直徑的銅管。

本方案產(chǎn)生的有益效果是：

（一）本裝置中，冷凝器內(nèi)的管狀空腔的直徑小于所需管材的直徑，從而可減少內(nèi)澆口數(shù)量，減少影響管型坯尺寸的因素。

（二）本方案中，管型坯經(jīng)過了膨脹和拉拔兩個(gè)變形步驟，從而使得將較厚的管型坯加工為更薄的管材更加容易；另外，由于對管材進(jìn)行拉拔時(shí)，由于管材自身的延展收縮，管材的直徑將由大變小，而本方案通過膨脹使得管材可由直徑較小的管型坯拉拔出直徑更大的管材。

（三）本方案通過定型模型和模具配合，使得所拉拔出的管材的直徑得以保證。

優(yōu)選方案一：作為對基礎(chǔ)方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述定型芯棒與芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，定型芯棒內(nèi)設(shè)有第一永磁體，定型芯棒外周均勻設(shè)置有電磁線圈。在優(yōu)選方案一中，電磁線圈將驅(qū)動(dòng)定型芯棒轉(zhuǎn)動(dòng)，定型芯棒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將對管材具有打磨作用，從而可增強(qiáng)管材的光滑度；另外，由于定型芯棒僅有一端與芯軸連接，而在定型芯棒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將具有較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，以此可以增強(qiáng)定型芯棒的對中性，使管材的壁厚更均勻。

優(yōu)選方案二：作為對優(yōu)選方案一的進(jìn)一步優(yōu)化，還設(shè)有壓力控制閥與負(fù)壓腔連接，通過壓力控制閥可以改變負(fù)壓腔內(nèi)的壓力，而負(fù)壓腔內(nèi)的壓力大小將對管型坯的膨脹程度具有影響，對于不同的直徑和壁厚將需要管型坯具有不同的膨脹程度。

優(yōu)選方案三：作為對優(yōu)選方案二的進(jìn)一步優(yōu)化，所述冷凝器上設(shè)有溫度調(diào)劑器，溫度調(diào)節(jié)器包括溫度傳感器、控制器和變量泵，溫度傳感器設(shè)于管狀空腔內(nèi)，變量泵與水道連通，溫度傳感器和變量泵均與控制器電連接。管型坯的膨脹程度還與管型坯的溫度有關(guān)，因此需要精確控制管型坯的溫度，本優(yōu)選方案通過溫度傳感器的對溫度進(jìn)行監(jiān)測，并通過變量泵改變冷卻水的流量，從而控制管型坯的溫度。

優(yōu)選方案四：作為對優(yōu)選方案三的進(jìn)一步優(yōu)化，所述機(jī)架包括基座和轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)連接在基座上，并設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，所述熔煉爐、冷凝器和模具安裝在轉(zhuǎn)盤上，所述牽引機(jī)構(gòu)安裝在基座上，所述夾具與牽引機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)連接。在優(yōu)選方案四中，熔煉爐、冷凝器和模具將隨轉(zhuǎn)盤一同轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得管型坯受到離心力，可使銅液從內(nèi)澆口流出后更均勻的分布在管狀空腔的側(cè)壁上；同時(shí)，管型坯受到離心力有助于管型坯膨脹。

附圖說明

圖1是本發(fā)明大口徑銅管鑄造拉拔裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

說明書附圖中的附圖標(biāo)記包括：熔煉爐10、堵塞11、內(nèi)芯棒20、內(nèi)澆道21、芯軸22、冷凝器30、水道31、管狀空腔32、模具40、壓力控制閥41、電磁線圈42、負(fù)壓腔43、冷卻水道44、負(fù)壓機(jī)45、定型芯棒50、第一永磁體51、牽引機(jī)構(gòu)60、夾具61。

實(shí)施例基本如圖1所示：

本實(shí)施例的大口徑銅管鑄造拉拔裝置包括機(jī)架、熔煉爐10、內(nèi)芯棒20、冷凝器30、定型芯棒50、模具40和牽引機(jī)構(gòu)60；機(jī)架包括基座和轉(zhuǎn)動(dòng)連接在基座上端的轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，熔煉爐10、內(nèi)芯棒20、冷凝器30和模具40從上至下依次安裝在轉(zhuǎn)盤上，牽引機(jī)構(gòu)60滑動(dòng)連接在基座上，且牽引機(jī)構(gòu)60上設(shè)有夾具61。熔煉爐10底部中心設(shè)有銅液澆口，熔煉爐10內(nèi)設(shè)有與銅液澆口配合的堵塞11，堵塞11上移可打開銅液澆口。內(nèi)芯棒20與熔煉爐10底部固定，內(nèi)芯棒20的下端設(shè)有芯軸22，芯軸22中心設(shè)有內(nèi)澆道21，芯軸22的周向均勻的設(shè)有五個(gè)與內(nèi)澆道21連通的內(nèi)澆口。冷凝器30內(nèi)設(shè)有管狀空腔32，管狀空腔32外設(shè)有水道31，芯軸22伸入管狀空腔32內(nèi)。冷凝器30上設(shè)有溫度調(diào)劑器，溫度調(diào)節(jié)器包括溫度傳感器、控制器和變量泵，溫度傳感器設(shè)于管狀空腔32內(nèi)，變量泵與水道31連通，溫度傳感器和變量泵均與控制器電連接。

模具40豎直滑動(dòng)連接在轉(zhuǎn)盤上，并設(shè)有驅(qū)動(dòng)油缸驅(qū)動(dòng)模具40上下滑動(dòng)，模具40的中心設(shè)有?？?，模具40上設(shè)有位于?？谕庵艿睦鋮s水道4431。定型芯棒50轉(zhuǎn)動(dòng)連接在芯軸22上，且定型芯棒50與模口相對；芯軸22上設(shè)有供定型芯棒50連接的連接孔，連接孔內(nèi)設(shè)有環(huán)形卡槽，而定型芯棒50外周設(shè)有可壓縮的卡齒，卡齒與卡槽配合即將定型芯棒50懸掛與芯軸22上。定型芯棒50內(nèi)從第一永磁體51，定型芯棒50外周均勻設(shè)置有電磁線圈42，電磁線圈42通電后可驅(qū)動(dòng)定型芯棒50轉(zhuǎn)動(dòng)。模具40與冷凝器30之間形成負(fù)壓腔43，并設(shè)有負(fù)壓機(jī)45和壓力控制閥41與負(fù)壓腔43連接。

提升熔煉爐10內(nèi)的活塞，使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，銅液將從銅液澆口流入開設(shè)在芯軸22中心的內(nèi)澆道21內(nèi)，并由內(nèi)澆道21一側(cè)的內(nèi)澆口流出，流入冷凝器30的管狀空腔32中。冷凝器30使得銅液不斷地結(jié)晶凝固形成管型坯，將管芯坯的溫度控制在600攝氏度，管型坯此時(shí)仍然具有較強(qiáng)的塑性變形能力；當(dāng)管型坯達(dá)到一定長度后，將定型芯棒50壓入管型坯，并使定型芯棒50與芯軸22連接。通過驅(qū)動(dòng)油缸推動(dòng)模具40向上運(yùn)動(dòng)，將管型坯壓入?？?，使負(fù)壓腔43內(nèi)形成密閉空間。

啟動(dòng)負(fù)壓機(jī)45，則負(fù)壓腔43內(nèi)的壓力降低，位于負(fù)壓腔43段的管型坯將向外膨脹，從而使管型坯的壁厚變??；然后電磁線圈42通電，使定型芯棒50轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證管材的光滑度。模具40內(nèi)的冷卻水道4431內(nèi)通入低溫冷卻水，管型坯被壓入模口后會被模具40進(jìn)一步進(jìn)行降溫；以降低其塑性，增強(qiáng)其耐壓能力，以便夾具61能夠?qū)⑵鋳A緊，則移動(dòng)牽引機(jī)構(gòu)60可拉拔出所需管材。

以上所述的僅是本發(fā)明的實(shí)施例，方案中公知的具體結(jié)構(gòu)及特性等常識在此未作過多描述。應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明結(jié)構(gòu)的前提下，還可以作出若干變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)該視為本發(fā)明的保護(hù)范圍，這些都不會影響本發(fā)明實(shí)施的效果和專利的實(shí)用性。本申請要求的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以其權(quán)利要求的內(nèi)容為準(zhǔn)，說明書中的具體實(shí)施方式等記載可以用于解釋權(quán)利要求的內(nèi)容。