十字型材挤压工艺装置和成型方法与流程

1.本发明涉及十字型材生产技术领域，尤其涉及一种十字型材挤压工艺装置和成型方法。


背景技术：

2.挤压型材的加工方法具有高强度、高使用性能等优点，而大规格长度较长的十字型材由于其截面尺寸较大，在采用挤压加工时，设备挤压能力不够时有发生，因此通常加工大规格的十字型材时常采用拼焊的办法进行加工成型，在一篇申请号为cn202210706528.5，发明名称为《一种十字型材焊制装置》的发明专利申请中，公开了一种定位精度高，焊接精度高的十字型材焊制装置，但是焊接加工的十字型材不是整体结构，材料的机械性能较差，不能满足高使用性能的要求。


技术实现要素：

3.本发明提供一种利用在封闭挤压筒中进行热挤压工艺加工十字型材的挤压工艺装置和成型方法，用以解决现有技术中十字型材挤压加工时设备挤压能力不够，而采用拼焊方式加工的十字型材不是整体结构，导致材料的机械性能较差，不能满足高使用性能要求的问题，使大规格十字型材可以通过挤压工艺加工出来并有较好的产品性能等级。
4.本发明提供一种十字型材的挤压工艺装置，包括：挤压轴、挤压筒和挤压模，挤压筒套设在挤压轴的外侧与挤压轴可拆卸滑动连接，挤压筒与挤压轴配合使用，挤压模固定安装在挤压筒的上方且与挤压筒相接的内侧面设置倒角，挤压模沿其中心轴向开设有十字形空腔。
5.根据本发明提供的十字型材的挤压工艺装置，还包括：还包括校直筒，校直筒可拆卸套设安装在挤压模的上方，所述校直筒内设有筋板，筋板的下底面与挤压模的上端面抵接。
6.根据本发明提供的十字型材的挤压工艺装置：十字形空腔的边线连接处为圆弧形连接。
7.根据本发明提供的十字型材的挤压工艺装置：筋板与挤压模的十字形空腔内壁之间有一定距离。
8.根据本发明提供的十字型材的挤压工艺装置，还包括：校直筒上设置有连接孔，连接孔绕校直筒的轴向中心圆周排列。
9.本发明还提供十字型材的挤压成型方法，包括：
10.步骤一：制作坯料，将制作的坯料整型成上端形状与挤压模的模口相匹配；
11.步骤二：将坯料进行加热，加热温度为坯料的相变点温度以下；
12.步骤三：将十字型材挤压工艺装置进行安装，将挤压模固定安装在挤压筒上，将校直筒安装在挤压模的上方，并对挤压模和挤压筒进行预热；
13.步骤四：对完成加热后的坯料进行除磷，去除坯料表面的氧化皮；
14.步骤五：坯料除磷完成后在其表面用润滑剂进行润滑；
15.步骤六：将表面润滑后的坯料放入加热炉中重新进行补温，加热到规定温度后再保温一段时间；
16.步骤七：对挤压模和挤压筒使用润滑脂进行润滑；
17.步骤八：将坯料放入挤压筒中，安装挤压轴，在设定的挤压速度下将坯料挤压到挤压模中定型，挤压定型完成后取出十字型材。
18.本发明的有益效果：
19.本发明首先对制备好的坯料进行塑形加热，加热温度为相变温度以下，再将其放入到封闭的十字型材挤压工艺装置，通过压机带动挤压轴以一定的挤压速度和挤压温度将制备好的坯料挤压进挤压模的十字形空腔中，这种通过热挤压工艺配合封闭的挤压装置能够加工出整体的大规格的十字型材，满足十字型材的使用性能和机械强度。
20.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为十字型材挤压工艺装置结构示意图；
23.图2为十字型材挤压工艺装置主视图；
24.图3为十字型材挤压工艺装置a-a处截面图；
25.图4为十字型材校直筒结构示意图；
26.图5为十字型材校直筒俯视图
27.图6为十字型材的成型方法流程图。
28.附图标记：
29.1、挤压轴；2、挤压筒；3、挤压模；301、十字形空腔；4、校直筒；401、筋板；402、连接孔。
具体实施方式
30.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
33.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
34.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
35.下面结合图1至图6所示的实施例，描述本发明的技术方案：
36.本发明实施例提供一种十字型材挤压工艺装置，包括：挤压轴1、挤压筒2和挤压模3，挤压筒2套设在挤压轴1的外侧与挤压轴1滑动连接，挤压筒2与挤压轴1配合使用，挤压模3固定安装在挤压筒2的上方且与挤压筒2相接的内侧面设置倒角，挤压模3沿其中心轴向开设有十字形空腔301。
37.可以理解的是，对挤压筒2与挤压轴1的滑动连接方式不做具体限定，满足挤压轴1可在挤压筒2内滑动即可，例如滑轮连接，套接等，对挤压筒2与挤压轴1的可拆卸连接方式不做具体限定，满足挤压轴1可与挤压筒2分离即可，例如销钉连接、螺栓连接等。
38.如图1-3所示，本发明实施例施例了一种十字型材挤压工艺装置，其挤压筒2的一端与挤压模3固定安装，挤压筒2直接套接在挤压轴1上，挤压轴1与挤压筒2为分开的两部分，不需要固定连接成为一体，之间采取滑动连接的方式，挤压轴1可以在挤压筒2内做往复运动，挤压筒2与挤压轴1之间形成有空腔用于装入制备好的坯料，在装入坯料时，将挤压轴1从挤压筒2中取出，放入坯料后再将挤压轴1装进挤压筒2中，挤压筒2和挤压轴1都与压机采用可拆卸连接，通过给压机设定一个挤压速度，挤压轴1可在压机的作用下在挤压筒2内滑动挤压坯料进入挤压模3的十字形内腔中，在十字形内腔中成型成十字型材。
39.根据本发明实施例提供的十字型材挤压工艺装置，还包括：校直筒4，校直筒4可拆卸套设安装在挤压模3的上方，校直筒4内设有筋板401，筋板401的下底面与挤压模3的上端面抵接。
40.可以理解的是，对校直筒4与挤压模3的可拆卸连接方式不做具体限定，满足校直筒4与挤压模3可分离即可。
41.如图1和图2所示本发明实施例施例了一种校直筒4，校直筒4同心套设在挤压模3的上方，校直筒4内的筋板401的下底面与挤压模3的上端面抵接，保证十字型材在挤压模3
中成型完后直接进入校直筒4内进行校正。
42.根据本发明实施例提供的十字型材挤压工艺装置，十字形空腔301的边线连接处为圆弧形连接。
43.如图1所示本发明实施例施例了一种十字形空腔301，其十字中心与十字端头均为圆弧形连接，使坯料进入十字形空腔301成型后连接处也为圆弧形连接，这种连接方式有利于金属流动，并使成型过程中各部位流动速度相同，十字型材在圆弧形连接的十字形空腔301中成型相比较于在直角连接的方式形成的十字形空腔301中结构成型更加稳定，表面质量好，不会产生扭曲现象；圆弧形连接的十字形空腔301使成型后的十字型材机械性能更好，提升产品等级性能。
44.根据本发明实施例提供的十字型材挤压工艺装置，还包括：筋板401与挤压模3的十字形空腔301内壁之间有一定距离。
45.可以理解的是，筋板401应与成型后十字型材的单边具有间隙，间隙尺寸不做具体限制，满足3-6mm即可
46.如图3所示本发明实施例施例了筋板401与十字型材的单边间隙为5mm，保证型材的直线度及不发生扭曲。
47.根据本发明实施例提供的十字型材挤压工艺装置，还包括：校直筒4的上下端面设置有连接孔402，连接孔402绕校直筒4的轴向中心圆周排列。
48.可以理解的是，对连接孔402开设的个数及尺寸不做具体限定，满足用于连接即可。
49.如图4和图5所示本发明实施例施例了一种校直筒4上连接孔402的开设方式，连接孔402为销孔，在校直筒4的上端面对称开设4个连接孔402，4个连接孔402分别安装4个销钉用于将校直筒4与挤压筒2进行连接，对称开设在校直筒4的端面使其满足校直筒4与挤压筒2在连接处的受力均匀，避免连接孔402连接处受力不均在压机进行挤压过程中连接销钉断裂或造成压机带动挤压轴1对挤压筒2内的坯料进行挤压时受力不均导致十字型材的成型受到影响。
50.本发明实施例还提供一种十字型材的成型方法，如图5所示表示了本成型方法的步骤流程，包括：
51.步骤一：制作坯料，将制作的坯料整型成上端形状与挤压模3的模口相匹配；
52.可以理解的是，对本成型方法步骤一中施例的坯料种类不做具体限制，可以是铝合金、钛合金、合金钢等；
53.本成型方法步骤一施例了一种以合金钢作为坯料，将制成的坯料整形成与挤压模3的模口上端相匹配的形状，便于挤压轴1推动坯料进入挤压模3中。
54.步骤二：将坯料进行加热，加热温度为坯料的相变点温度以下；
55.可以理解的是，对本成型方法步骤二中施例的加热温度不做具体限定，满足在坯料的相变点温度以下即可；
56.本成型方法步骤二施例了加热温度为1200℃，满足相变点温度以下。
57.步骤三：将十字型材挤压工艺装置进行安装，将挤压模3固定安装在挤压筒2上，将校直筒4套设安装在挤压模3的外侧，并对挤压模3和挤压筒2进行预热；
58.可以理解的是，对本成型方法步骤三中施例的挤压模3和挤压筒2的预热温度不做
具体限定；预热温度在200-300℃之间即可；
59.本成型方法步骤三施例了挤压模3和挤压筒2的预热温度为220℃，对模具进行预热避免变形金属流动的均匀性，同时降低加工过程中的的热应力以及热疲劳现象，提高模具的使用寿命，同时模具预热有利于保持坯料内部的温度。
60.步骤四：对完成加热后的坯料进行除磷，去除坯料表面的氧化皮；
61.可以理解的是，对本成型方法步骤四中施例的除磷方法不做具体限定，满足对坯料表面氧化皮去除干净即可，例如可以用刮板、刮轮等清理工具，也可以采用高压水进行冲洗；
62.坯料表面的氧化皮在坯料成型过程中会损伤模具，造成缩孔残余，因此在坯料进入模具前一定要进行去除氧化皮。本成型方法步骤四施例了一种用高压水枪进行冲洗去除坯料表面氧化皮的办法，高压水枪利用高压水的冲击力与推铲力，根据坯料与其表面氧化皮之间收缩率的不同而产生的剪切力，水渗入坯料与表面氧化皮之间，是氧化皮迅速脱离坯料，采用高压水冲洗除坯料表面氧化皮减少了对坯料表面的摩擦，提高了产品质量。
63.步骤五：坯料除磷完成后在其表面用润滑剂进行润滑；
64.可以理解的是，对本成型方法步骤五中施例的润滑剂不做具体限定，满足其所起润滑效果，减少模具表面摩擦力即可，例如可以用金属润滑剂，也可以是玻璃润滑剂；
65.本成型方法步骤五施例了一种玻璃润滑剂，使用玻璃润滑剂相较于金属润滑剂可以随着金属的延展而延展，形成良好的液态摩擦，减少挤压模3的磨损，此外，玻璃润滑剂与钢材相比玻璃具有较小的热膨胀系数，当坯料成型后从模具中取出，玻璃膜层易于剥落，使得润滑层易于清理，同时，玻璃润滑剂在整个热挤压工艺过程中不会对金属表面造成腐蚀。
66.步骤六：将表面润滑后的坯料放入加热炉中重新进行补温，加热到规定温度后再保温一段时间；
67.本成型方法步骤六施例了补温温度为相变点温度以下，补温温度为1200℃，在其相变点温度以下保证十字型材的坯料各相成分不发生转化，保证其物理化学性质以及使用性能，施例了保温时间为30min,重新加热和保温30分钟可以保证坯料在一定的时间范围内不会出现温度会始终保持在一定范围不会出现热量流失，但是保温时间也不宜过长，否则在十字型材成型过程中会出现裂纹。
68.步骤七：对挤压模3和挤压筒2使用润滑脂进行润滑；
69.可以理解的是，对本成型方法步骤七中施例的润滑脂类型不做具体限定，满足使挤压模3和挤压筒2表面光滑且能在高温下使用即可；例如聚四氟乙烯、二氧化钼等；
70.本成型方法步骤七施例了一种润滑脂为聚四氟乙烯，聚四氟乙烯几乎不溶于所有的溶剂且其摩擦系数极低，并且能够长期在200-260℃的条件下使用，预热完成后的挤压模3与挤压筒2便可使用聚四氟乙烯作为润滑剂且不需要等挤压模3和挤压筒2冷却便满足聚四氟乙烯的工作条件，使用过程极为方便。
71.步骤八：将坯料放入挤压筒2中，安装挤压轴1，在设定的挤压速度下将坯料挤压到挤压模3中定型，挤压定型完成后取出十字型材。
72.可以理解的是，对本成型方法步骤八中施例的挤压速度不做具体限定，根据胚料的性质，满足10-40mm/s即可；
73.本成型方法步骤八施例了一种挤压速度为20mm/s,即挤压轴1在挤压筒2内的相对
运动速度为20mm/s，在此速度下，坯料成型不会因为挤压速度过快导致坯料成型过程中产生裂纹，也不会因为挤压速度过慢导致坯料无法成型，在合理范围内保证坯料成型十字型材的机械强度。
74.本发明使用方法：
75.首先进行坯料的制备，为了便于挤压轴1对坯料挤压时，使坯料容易进入挤压模3进而便于进入挤压模3的十字形空腔301中，先将制备好合金钢坯料的一端整形成与挤压模3口相匹配的形状，再对坯料进行加热，加热温度设定在坯料的相变点温度以下选取1200℃，将十字型材的的挤压装置进行组装，将挤压筒2与挤压模3固定安装，然后将校直筒4套设安装在挤压模3上对挤压模3起在线校正作用，然后对挤压模3和挤压筒2进行预热，预热温度为220℃，当坯料加热完成后表面会起一层氧化皮，氧化皮会造成缩孔残余，同时损伤模具，因此对坯料表面氧化皮采用高压水喷洗进行去除，使其表面光滑，然后用玻璃润滑剂对坯料表面进行润滑，润滑完之后的坯料重新放入加热炉中对其进行补温到1200℃并在加热炉中保温30分钟后将其取出，对预热后的挤压模3和挤压筒2用润滑脂聚四氟乙烯进行润滑处理，使坯料放入挤压筒2中不易与挤压筒2和挤压模3造成粘连，将挤压轴1的一端安装在挤压筒2内，一端固定安装在压机上，将挤压筒2固定安装在压机上，压机选取中钛青锻多功能压机，在压机的作用下推动挤压轴1在挤压筒2内按设定的挤压速度20mm/s运动，推动挤压筒2内的坯料进入挤压模3的十字形空腔301中，挤压温度为坯料的补温温度1200℃，坯料在挤压模3的十字空腔内进行成型，挤压模3上方安装的的校直筒4对成型后的十字型材进行在线校直，保证坯料在十字形空腔301中成型形成的十字型材与十字形空腔301完全配套，保证大规格整体十字型材的机械性能和机械强度，在十字形空腔301中成型冷却一段时间后，取出成型好的十字型材。在取出十字型材时要注意模具的温度，避免烫伤。
76.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种十字型材挤压工艺装置，其特征在于，包括：挤压轴、挤压筒和挤压模，所述挤压筒套设在所述挤压轴的外侧与所述挤压轴可拆卸滑动连接，所述挤压筒与所述挤压轴配合使用，所述挤压模固定安装在所述挤压筒的上方且与所述挤压筒相接的内侧面设置倒角，所述挤压模沿其中心轴向开设有十字形空腔。2.根据权利要求1所述的十字型材挤压工艺装置，其特征在于，还包括校直筒，所述校直筒可拆卸套设安装在所述挤压模的上方，所述校直筒内设有筋板，所述筋板的下底面与所述挤压模的上端面抵接。3.根据权利要求1所述的十字型材挤压工艺装置，其特征在于，所述十字形空腔的边线连接处为圆弧形连接。4.根据权利要求2所述的十字型材挤压工艺装置，其特征在于，所述筋板与所述挤压模的十字形空腔内壁之间有一定距离。5.根据权利要求1所述的十字型材挤压工艺装置，其特征在于，所述校直筒上设置有连接孔，所述连接孔绕校直筒的轴向中心圆周排列。6.一种十字型材的成型方法，其特征在于，包括：步骤一：制作坯料，将制作的坯料整型成上端形状与挤压模的模口相匹配；步骤二：将坯料进行加热，加热温度为坯料的相变点温度以下；步骤三：将十字型材挤压工艺装置进行安装，将挤压模固定安装在挤压筒上，将校直筒安装在挤压模的上方，并对挤压模和挤压筒进行预热；步骤四：对完成加热后的坯料进行除磷，去除坯料表面的氧化皮；步骤五：坯料除磷完成后在其表面用润滑剂进行润滑；步骤六：将表面润滑后的坯料放入加热炉中重新进行补温，加热到规定温度后再保温一段时间；步骤七：对挤压模和挤压筒使用润滑脂进行润滑；步骤八：将坯料放入挤压筒中，安装挤压轴，在设定的挤压速度下将坯料挤压到挤压模中定型，挤压定型完成后取出十字型材。

技术总结
本发明涉及十字型材生产技术领域，具体提供一种十字型材挤压工艺装置和成型方法，包括:挤压轴、挤压筒和挤压模，挤压筒套设在挤压轴的外侧与挤压轴可拆卸滑动连接，挤压筒与挤压轴配合使用，挤压模固定安装在挤压筒的上方且与挤压筒相接的内侧面设置倒角，挤压模沿其中心轴向开设有十字形空腔，十字形空腔的边线连接处为圆弧形连接。本发明提供一种封闭挤压筒进行热挤压工艺加工十字型材的装置和十字型材成型方法，使大规格的十字型材可以通过挤压工艺加工成型并且具有较好的产品性能等级。压工艺加工成型并且具有较好的产品性能等级。压工艺加工成型并且具有较好的产品性能等级。


技术研发人员：赵先锋 朱林 杜红强 韩宾 魏永胜 何青生 安杰
受保护的技术使用者：青海中钛青锻装备制造有限公司
技术研发日：2023.05.17
技术公布日：2023/8/24