專利名稱：連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)及其冷卻方法
技術領域：
本發(fā)明涉及有色金屬塑性成型領域，特別涉及一種有色金屬連續(xù)擠壓成型設備的輔助冷卻系統(tǒng)及其冷卻方法。
背景技術：
連續(xù)擠壓方法是將冷態(tài)的桿坯料，例如上引法無氧銅桿，直接被送入連續(xù)擠壓機，桿坯料在擠壓輪的固定槽中受到徑向擠壓和摩擦，在巨大的擠壓和摩擦力下桿坯料產生一定的溫升并達到再結晶狀態(tài)，經由連續(xù)擠壓模具的模腔中擠出并一次成型。在擠壓過程中會產生很高的溫升，尤其是擠壓高強度金屬或者金屬合金時，由于被擠壓的金屬變形抗力高、發(fā)熱量大，就會使得擠壓輪、擋料塊和連續(xù)擠壓模具需要承受更高的溫度，導致了損傷大設備壽命減少，因此必須對擠壓機的核心部件進行冷卻。在進行傳統(tǒng)的連續(xù)擠壓機冷卻時，針對擠壓輪的冷卻方面，有采取在擠壓輪內部進行水冷的方式，也有在擠壓輪旁的側輥外表面的非溝槽區(qū)域進行水冷的方式，也存在將內冷和外冷相互結合的水冷方式。針對擋料塊的冷卻方面，專利CN101623712公開了通過液體介質直接對擠壓輪和擋料塊進行冷卻。專利CN 101934299采用了霧化冷卻方式，以實現對擠壓輪和擋料塊的冷卻。但是，無論是內冷還是外冷方式，冷卻介質距離擠壓模具較遠，會造成難以降低到常用模具材料如H13鋼可以承受的溫度范圍內，進而導致連續(xù)擠壓模具的破壞，使得擠壓過程難以持續(xù)，尤其是擠壓輪和腔體堵頭之間的堵頭背部位置，腔體堵頭及其相關區(qū)域是在連續(xù)擠壓過程中溫度與壓強最高的區(qū)域，而此區(qū)域也一直是擠壓機中的冷卻死角，難以得到有效冷卻。除了腔體堵頭及其相關區(qū)域，針對進行擠壓成型的腔體模具，冷卻介質往往和腔體模具距離太遠，基本也難以得到有效冷卻。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種能對擠壓機中擠壓輪和腔體堵頭之間的堵頭背部位置和擠壓模腔出口位置進行高效冷卻，從而延長擠壓模具的使用壽命和提高生產效率的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)。本發(fā)明提供的一種在擠壓機中擠壓輪和腔體堵頭之間的堵頭背部位置和擠壓模腔出口位置用于冷卻連續(xù)擠壓模具的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)，具有這樣的特征:包括，堵頭冷卻部，被設置在堵頭背部位置，包含用于產生壓縮空氣的氣泵、引導壓縮空氣對堵頭背部位置進行氣冷噴射的氣管以及被安裝在氣管上的第一球閥單元；出口冷卻部，被設置在擠壓模腔出口位置，包含用于存儲冷卻介質的箱體、驅動冷卻介質噴淋的水泵單元、用于引導冷卻介質對擠壓模腔出口位置進行均勻噴淋的至少一條水管以及被安裝在水管上的第二球閥單元；以及冷卻循環(huán)部，用于將噴淋出的冷卻介質進行回收輸入箱體，其中，氣管的氣冷噴射方向與擠壓輪在堵頭背部位置的轉動方向相反。在本發(fā)明的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)中，還可以具有這樣的特征:還包括，烘干吹風部，沿著連續(xù)擠壓后形成的擠出料的路徑旁設置并且處于擠壓模腔出口位置的下游側，用于吹離擠出料上的冷卻介質。在本發(fā)明的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)中，還可以具有這樣的特征:其中，出口冷卻部包含兩條水管，分別從箱體連接到擠壓模腔出口位置的對稱兩側。在本發(fā)明的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)中，還可以具有這樣的特征:其中，冷卻循環(huán)部包含用于對噴淋出的冷卻介質進行回收并且沿著連續(xù)擠壓后形成的擠出料的路徑設置的溝槽、用于連接箱體和溝槽的回收管。在本發(fā)明的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)中，還可以具有這樣的特征:其中，壓縮空氣的壓力范圍為0.4至0.6MPa。在本發(fā)明的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)中，還可以具有這樣的特征:其中，壓縮空氣由無油無水的空氣壓縮形成。 在本發(fā)明的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)中，還可以具有這樣的特征:其中，冷卻介質為水或者乙醇水溶液。在本發(fā)明的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)中，還可以具有這樣的特征:其中，冷卻介質的溫度在室溫至50攝氏度范圍內。另外，本發(fā)明還提供了一種利用上述連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)的冷卻方法，具有這樣的特征，包含以下步驟:在擠壓機開機時開啟連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)，關閉第一球閥單元和第二球閥單元；連續(xù)擠壓后形成的擠出料的長度到達一定長度時，緩慢打開第一球閥單元和第二球閥單元均至二分之一開啟狀態(tài)，維持一段時間；調整第一球閥單元和第二球閥單元直至最大開口量。本發(fā)明的效果在于:本發(fā)明提供的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)通過在擠壓輪和腔體堵頭之間的堵頭背部位置進行壓縮空氣的噴射冷卻，有效降低在連續(xù)擠壓過程中溫度與壓強最高的區(qū)域的溫度，提高了堵頭的工作強度與使用壽命，同時，擠壓輪的擠壓輪槽也得到及時冷卻，避免了由于高溫使擠壓輪槽的金屬過早老化失效。本發(fā)明提供的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)將水管的噴淋口設置在擠壓模腔出口位置，為最靠近連續(xù)擠壓模具腔體的位置，使模具得到良好冷卻，保證了擠壓時模具的強度和硬度，提高了模具壽命。出口冷卻部中的水管、冷卻循環(huán)部以及箱體形成冷卻介質的循環(huán)圈，尤其是箱體具有較佳的散熱效果，可通過循環(huán)不斷的帶走擠壓機尤其是靴座內的熱量，減少擠壓機中的熱變形，保證了連續(xù)擠壓設備的穩(wěn)定運行。本發(fā)明提供的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)在通過冷卻介質在擠壓模腔出口位置進行噴淋，從擠壓模腔出口位置輸出的擠出料也毫無疑問地能得到及時均勻冷卻，擠出料產品的表面質量與扭曲變形得到改善。同理，通過壓縮空氣在堵頭背部位置進行噴射冷卻，連續(xù)擠壓時所產生的溢料也毫無疑問地能間接得到及時冷卻，減少溢料氧化程度，則溢料回爐后減少桿坯料的氧含量，提高了產品質量。本發(fā)明提供的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)分別在堵頭背部位置和擠壓模腔出口位置先采用了氣冷噴射和后采用了冷卻介質噴淋。在堵頭背部位置采用氣冷噴射，避免了被噴射的擠壓輪的擠壓輪槽和堵頭由于例如水冷介質或者霧化介質等其他方式所引起的生銹損壞，并且，其他方式下的冷卻介質會隨著在桿還料的輸送進入擠壓模腔中，對產品本身造成污染而且也不利于擠壓模腔的保養(yǎng)修護，本發(fā)明所采取的氣冷噴射方式避免了上述缺陷。并且，本發(fā)明則在擠壓模腔出口位置采用了冷卻介質噴淋，僅僅需要常用的箱體、水管以及水泵等，兼顧了合理的成本和良好的冷卻效果，冷卻循環(huán)部節(jié)約了冷卻介質的資源、設計合理并且環(huán)保。本發(fā)明提供的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)提出氣管的氣冷噴射方向與擠壓輪在堵頭背部位置的轉動方向相反，能最接近在堵頭背部位置并且反向氣冷噴射的冷卻效果最優(yōu)，另外，使氣冷噴射所帶起的雜質能輕易從反向輸送的桿坯料上吹離，避免了氣冷噴射沿著坯料桿的方向時雜質被帶入擠壓模腔，保證擠壓模腔中的純凈環(huán)境。


圖1是本發(fā)明的實施例中連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)的結構示意圖。具體實施案例下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1是本發(fā)明的實施例中連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)的結構示意圖。如圖1所示，本實施例中的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)100包括堵頭冷卻部1、出口冷卻部2以及冷卻循環(huán)部3。連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)100被設置在連續(xù)擠壓設備200中。在連續(xù)擠壓設備200中的擠壓輪201和壓實輪202的擠壓滾動下，坯料桿300通過擠壓輪201和腔體堵頭203之間的堵頭背部位置204被輸送入擠壓模腔205中一次擠壓成型，經過擠壓的擠出料206由擠壓模腔出口位置207輸出，坯料桿300的輸送方向為如圖1中的G箭頭方向，擠壓輪201、壓實輪202的轉動方向為如圖1中的A箭頭方向、B箭頭方向。堵頭冷卻部I被設置在堵頭背部位置204，對腔體堵頭203及其周邊區(qū)域進行氣冷噴射冷卻。出口冷卻部2被設置在擠壓模腔出口位置207，對擠壓模腔出口位置207及擠出料206進行冷卻介質噴淋冷卻。本實施例中坯料桿300采用銅合金或者大界面銅產品，擠壓機200采用國內使用的630型號設備。堵頭冷卻部I包含用于產生壓縮空氣的氣泵4、氣管5以及第一球閥單元6，氣管4被連接在氣泵5和堵頭背部位置204之間，用于引導壓縮空氣對堵頭背部位置204進行氣冷噴射。擠壓過程中堵頭背部位置204的溫度、壓強最高，堵頭冷卻部I被設置在堵頭背部位置204，無論是腔體堵頭203還是擠壓輪201的擠壓輪槽208都能得到及時冷卻。通過壓縮空氣在堵頭背部位置204進行噴射冷卻，連續(xù)擠壓時所產生的圖中未顯示的溢料也毫無疑問地能間接得到及時冷卻。第一球閥單元6被安裝在氣管5上，用于控制氣管5的開口量大小從而控制壓縮空氣的氣量大小。壓縮空氣的壓力范圍為0.4至0.6MPa，并且，壓縮空氣由無油無水的空氣壓縮形成為最優(yōu)。其中，氣管5的氣冷噴射方向與擠壓輪201在堵頭背部位置204的轉動方向相反，即、氣冷噴射方向需要逆著坯料桿300在堵頭背部位置204的輸送方向。如圖1所示，氣管5中壓縮空氣的噴射方向為如圖1中的C箭頭的方向為向上，坯料桿300在堵頭背部位置204的方向為向下。出口冷卻部2包含用于存儲冷卻介質的箱體7、水泵單元8、第一水管9、第二水管
10、第二球閥單元11。本實施例中水泵單元8中包含第一水泵8a、第二水泵8b，第二球閥單元11包含第二球閥Ila和第三球閥11b，本實施例中冷卻介質采用水，本發(fā)明的冷卻介質也可采用揮發(fā)性好的乙醇水溶液。第一水管9、第二水管10分別從箱體7連接到擠壓模腔出口位置207的對稱上、下兩側，用于引導水。第一水泵8a、第二水泵Sb分別驅動箱體7中的水經由第一水管9、第二水管10進行均勻噴淋。在擠壓模腔出口位置207進行噴淋時，擠出料206也毫無疑問能得到有效冷卻。第二球閥11a、第三球閥Ilb被分別安裝在第一水管9和第二水管10中，用于分別控制第一水管9、第二水管10中的開口量。第一水管
9、第二水管10中用于冷卻的水流的方向分別為如圖1中的D箭頭、E箭頭方向。作為冷卻介質的水的溫度應在室溫至50攝氏度范圍內。冷卻循環(huán)部3用于將噴淋出的水進行回收輸入到箱體7中，冷卻循環(huán)部3包含用于對噴淋出的水進行回收并且沿著擠出料206的路徑設置的溝槽12、用于連接箱體7和溝槽12的回收管13?；厥展?3中回收的水流的方向為如圖1中的F箭頭方向。通過冷卻循環(huán)部3，水可沿著溝槽12流向回收管13，在此過程中與擠壓機200中靴座209的大面積接觸，那么連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)100可通過循環(huán)不斷的帶走擠壓機200尤其是靴座209內的熱量。本實施例中的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)100還包括烘干吹風部14，沿著擠出料206的路徑旁設置并且處于擠壓模腔出口位置207的下游側，用于吹離擠出料206上的水。另夕卜，也可以不設置烘干吹風部14，利用擠出料206上的余溫，讓水分充分自然蒸發(fā)即可。另外，本實施例中還提供了一種利用上述連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)的冷卻方法，包括以下步驟:在擠壓機200開機時，也隨之開啟連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)100，關閉第一球閥單元6和第二球閥單元11 ;連續(xù)擠壓后形成的擠出料206的長度到達8至IOm時，緩慢打開第一球閥單元6和第二球閥單元11均至二分之一開啟狀態(tài)，維持30min ;調整第一球閥單元6和第二球閥單元11直至最大開口量進行冷卻；在擠壓機200關閉時，隨之可關閉連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)100。發(fā)明的作用與效果綜上所述，本發(fā)明的作用和效果在于:本發(fā)明提供的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)通過在擠壓輪和腔體堵頭之間的堵頭背部位置進行壓縮空氣的噴射冷卻，有效降低在連續(xù)擠壓過程中溫度與壓強最高的區(qū)域的溫度，提高了堵頭的工作強度與使用壽命，同時，擠壓輪的擠壓輪槽也得到及時冷卻，避免了由于高溫使擠壓輪槽的金屬過早老化失效。本發(fā)明提供的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)將水管的噴淋口設置在擠壓模腔出口位置，為最靠近連續(xù)擠壓模具腔體的位置，使模具得到良好冷卻，保證了擠壓時模具的強度和硬度，提高了模具壽命。出口冷卻部中的水管、冷卻循環(huán)部以及箱體形成冷卻介質的循環(huán)圈，尤其是箱體具有較佳的散熱效果，可通過循環(huán)不斷的帶走擠壓機尤其是靴座內的熱量，減少擠壓機中的熱變形，保證了連續(xù)擠壓設備的穩(wěn)定運行。本發(fā)明提供的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)在通過冷卻介質在擠壓模腔出口位置進行噴淋，從擠壓模腔出口位置輸出的擠出料也毫無疑問地能得到及時均勻冷卻，擠出料產品的表面質量與扭曲變形得到改善。同理，通過壓縮空氣在堵頭背部位置進行噴射冷卻，連續(xù)擠壓時所產生的溢料也毫無疑問地能間接得到及時冷卻，減少溢料氧化程度，則溢料回爐后減少桿坯料的氧含量，提高了產品質量。本發(fā)明提供的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)分別在堵頭背部位置和擠壓模腔出口位置先采用了氣冷噴射和后采用了冷卻介質噴淋。在堵頭背部位置采用氣冷噴射，避免了被噴射的擠壓輪的擠壓輪槽和堵頭由于例如水冷介質或者霧化介質等其他方式所引起的生銹損壞，并且，其他方式下的冷卻介質會隨著在桿還料的輸送進入擠壓模腔中，對產品本身造成污染而且也不利于擠壓模腔的保養(yǎng)修護，本發(fā)明所采取的氣冷噴射方式避免了上述缺陷。并且，本發(fā)明則在擠壓模腔出口位置采用了冷卻介質噴淋，僅僅需要常用的箱體、水管以及水泵等，兼顧了合理的成本和良好的冷卻效果，冷卻循環(huán)部節(jié)約了冷卻介質的資源、設計合理并且環(huán)保。本發(fā)明提供的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)提出氣管的氣冷噴射方向與擠壓輪在堵頭背部位置的轉動方向相反，能最接近在堵頭背部位置并且反向氣冷噴射的冷卻效果最優(yōu)，另外，使氣冷噴射所帶起的雜質能輕易從反向輸送的桿坯料上吹離，避免了氣冷噴射沿著坯料桿的方向時雜質被帶入擠壓模腔，保證擠壓模腔中的純凈環(huán)境。本發(fā)明提供的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)提出采用無油無水壓縮空氣，具有對產品污染小，不腐蝕模具的優(yōu)點。壓縮空氣所采用的壓力范圍為0.4至0.6MPa，僅僅采用常用普通型號的氣泵即可生成，無需特制的占地空間大并且成本高昂的壓力容器。本發(fā)明提供的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)及其冷卻方法中提出連續(xù)擠壓后形成的擠出料的長度到達一定長度后再來緩慢打開第一球閥單元和第二球閥單元均至二分之一開啟狀態(tài)，維持一段時間。因為，如果剛開機就打開球閥，當坯料桿還沒有完全貫穿整個擠壓機時，擠壓機或者模具腔體還為空轉狀態(tài)，氣冷噴射帶起的雜質或者噴淋的冷卻介質極容易倒灌進入模具腔體中，易銹蝕擠壓模具，本發(fā)明的冷卻方法則避免了上述的問題發(fā)生。上述實施方式為本發(fā)明的優(yōu)選案例，并不用來限制本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種在擠壓機中擠壓輪和腔體堵頭之間的堵頭背部位置和擠壓模腔出口位置用于冷卻連續(xù)擠壓模具的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)，其特征在于，包括: 堵頭冷卻部，被設置在所述堵頭背部位置，包含用于產生壓縮空氣的氣泵、引導所述壓縮空氣對所述堵頭背部位置進行氣冷噴射的氣管以及被安裝在所述氣管上的第一球閥單元; 出口冷卻部，被設置在所述擠壓模腔出口位置，包含用于存儲冷卻介質的箱體、驅動所述冷卻介質噴淋的水泵單元、用于引導所述冷卻介質對所述擠壓模腔出口位置進行均勻噴淋的至少一條水管以及被安裝在所述水管上的第二球閥單元；以及冷卻循環(huán)部，用于將噴淋出的所述冷卻介質進行回收輸入所述箱體， 其中，所述氣管的氣冷噴射方向與所述擠壓輪在所述堵頭背部位置的轉動方向相反。
2.根據權利要求1中所述的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)，其特征在于: 還包括，烘干吹風部，沿著連續(xù)擠壓后形成的擠出料的路徑旁設置并且處于所述擠壓模腔出口位置的下游側，用于吹離所述擠出料上的冷卻介質。
3.根據權利要求1中所述的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)，其特征在于: 其中，所述出口冷卻部包含兩條所述水管，分別從所述箱體連接到所述擠壓模腔出口位置的對稱兩側。
4.根據權利要求1中所述的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)，其特征在于: 其中，所述冷卻循環(huán)部包含用于對噴淋出的所述冷卻介質進行回收并且沿著連續(xù)擠壓后形成的擠出料的路徑設置的溝槽、用于連接所述箱體和所述溝槽的回收管。
5.根據權利要求1中所述的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)，其特征在于: 其中，所述壓縮空氣的壓力范圍為0.4至0.6MPa。
6.根據權利要求1中所述的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)，其特征在于: 其中，所述壓縮空氣由無油無水的空氣壓縮形成。
7.根據權利要求1中所述的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)，其特征在于: 其中，所述冷卻介質為水或者乙醇水溶液。
8.根據權利要求1中所述的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)，其特征在于: 其中，所述冷卻介質的溫度在室溫至50攝氏度范圍內。
9.一種利用權利要求1中所述的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)的冷卻方法，其特征在于，包含以下步驟: 在所述擠壓機開機時開啟連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)，關閉所述第一球閥單元和所述第二球閥單元； 連續(xù)擠壓后形成的擠出料的長度到達一定長度時，緩慢打開所述第一球閥單元和所述第二球閥單元均至二分之一開啟狀態(tài)，維持一段時間； 調整所述第一球閥單元和所述第二球閥單元直至最大開口量。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在擠壓機中擠壓輪和腔體堵頭之間的堵頭背部位置和擠壓模腔出口位置用于冷卻連續(xù)擠壓模具的連續(xù)擠壓模具冷卻系統(tǒng)，其特征在于，包括堵頭冷卻部，被設置在堵頭背部位置，包含用于產生壓縮空氣的氣泵、引導壓縮空氣對堵頭背部位置進行氣冷噴射的氣管以及被安裝在氣管上的第一球閥單元；出口冷卻部，被設置在擠壓模腔出口位置，包含用于存儲冷卻介質的箱體、驅動冷卻介質噴淋的水泵單元、用于引導冷卻介質對擠壓模腔出口位置進行均勻噴淋的至少一條水管以及被安裝在水管上的第二球閥單元；以及冷卻循環(huán)部，用于將噴淋出的冷卻介質進行回收輸入箱體，其中，氣管的氣冷噴射方向與擠壓輪在堵頭背部位置的轉動方向相反。
文檔編號B21C29/04GK103203385SQ20131014877
公開日2013年7月17日 申請日期2013年4月26日 優(yōu)先權日2013年4月26日
發(fā)明者劉新寬, 劉紅, 劉平, 陳小紅, 馬鳳倉, 李偉, 何代華 申請人:上海理工大學