專利名稱：單動直接式無縫管擠型機的制作方法
技術領域：
本實用新型是關于一種擠型裝置，特別是關于一種用以擠出制造無縫空心管之單動直接式擠型機。
擠型加工與其他塑性成型加工相較，具有產品強度高、精度良好、表面光滑、產量大及長度不受限制等優(yōu)點，因此在例如鋁合金、鉛、銅等非鐵金屬型材之制造上廣被采用。
擠型作業(yè)方式有直接式擠型、間接式擠型及靜水壓式擠型等，大部分的擠型品是采用直接式擠型，但對于特殊形狀或性能要求者則可采用間接式擠型或靜水壓式擠型。間接式擠型機及靜水壓擠型機之構造復雜且制程繁復，其機器價格昂貴，其擠制成品之制造成本亦遠高于以直接式擠型機制成之擠型品。由之，間接式擠型機及靜水壓式擠型機與本實用新型之直接式擠型機之創(chuàng)作范圍并不相同，在本文中不另贅述。
直接式擠型機中又分為單動式及復動式兩種。單動直接式擠型機中僅有推桿單獨進退。復動直接式擠型機中之推桿及穿心桿可分別單獨進退，所用之穿心桿依其裝置及運作方式可分為內置型及外置型兩種；內置型系指穿心桿之壓缸與推桿之主壓缸同心，且包含在同一復合總缸內；外置型系指穿心桿之壓缸在推桿主壓缸之后面，而在擠型機主體之外。
單動式及復動式擠型機制成之擠品，在擠品精度抗拉強度上并不完全相同。舉鋁合金為例，依照美國鋁合金協(xié)會簡稱A.A.NS合金元素的分類可分為(1)純度在99.0％以上純鋁系之1000系列；(2)鋁－銅合金之2000系列；(3)鋁－錳合金之3000系列；(4)鋁－矽合金之4000系列；(5)鋁－鎂合金之5000系列(6)鋁－鎂－矽合金之6000系列(7)鋁－鋅－鎂合金之7000系列；(8)其他系統(tǒng)合金之8000系列；及(9)備用分類號之9000系列等九種鋁合金系列。以目前擠型技術而言，單動直接式擠型機僅用以擠制實心擠品及例如1000、3000及6000系列較軟質鋁合金之有縫空心擠品；復動直接式擠型機則可用以擠制實心擠品及無縫空心擠品。但如前所述，復動直接式擠型機之構造及制程均遠比單動直接式擠型機復雜，其機械價格及擠品制造成本亦數倍于單動直接式擠型機。
本實用新型之范圍，即在于提供一種用以擠制實心擠品及無縫空心擠品之單動直接式擠品，其創(chuàng)作范圍、構造、特征及技術手段均不同于復動直接式擠型機，兩者間無法相互比較。
傳統(tǒng)單動直接式擠型機在擠制有縫空心擠品時，系使用如圖7及圖8所示之擠模80，該擠模80為成型一空心擠品，故必需在擠模中心固定設一穿心桿82，該穿心桿系由四個或數個支持肋84所支持及固定，四個或數個由各支持肋84所分隔之弧形成型孔86系成圓形排列于穿心桿82周圍。在進行擠制作業(yè)時，由一單動式壓缸驅動之推桿92，將位于盛錠筒94內之實心錠96推向該被固定于固定座98上之擠模80，在錠穿過擠模上之四個分隔成型孔86時，首先被分制成四道合金屬流體88，該四道流體88匯流于穿心桿82周圍，并藉本身之塑性狀態(tài)而迅速相互熔融成一連續(xù)空心管件90。該空心管件90因系由四道塑性金屬流體88相互熔融而成型者，而被稱之為有縫空心擠品。由此方式所制成之有縫空心擠品，在表面精度、降伏強度、抗拉強度、沖擊韌性及硬度上，均不及由復動直接式擠型機所制成之無縫空心擠品，此類有縫空心擠品在受外力敲擊時，可能發(fā)生表面變形，甚至發(fā)生間隔性橫向痕裂而報廢。又，該有縫空心擠品實質上瓜由被分割之四道金屬流體相互熔融所成型者，為考慮擠錠之塑變能力擠型條件之限制，必須使用例如1000、3000及6000系列之較軟質鋁合之金屬。
由此可見，一種價格合宜且可用以擠制無縫空心擠品之單動直接式擠型機，仍為擠型業(yè)者所迫切需求。
本實用新型之目的，即在于提供一種可擠制無縫空心擠品之單動直接式擠型機，其擠品性能優(yōu)于傳統(tǒng)單動直接式擠型機所擠制之無縫空心擠品，而與復動直接式擠型機之擠品性能相當，但其構造及制程較簡易，且其機器價格及擠品制造成本均遠低于復動直接式擠型機。
本實用新型之次一目的，系在于提供上述型式之無縫空心管單動直接式擠型機，其適于擠制包含較硬質及較軟質之各種系列鋁合金屬及例如鉛、銅等其它非鐵合金屬。
本實用新型之另一目的，系在于提供上述型式之無縫空心管單動直接式擠型機，其在不影響擠品性能之情形下，可提高擠型速率，以增進擠型廠之作業(yè)經濟性。
請參閱以下有關本實用新型一較佳實施例之詳細說明及圖式，將能進一步了解本實用新型之構造特征及技術內容；有關之圖式為


圖1為本實用新型單動直接式擠型機之構造示意圖，其中部分構件因與傳統(tǒng)構件相同，而被省略并未繪出；圖2至圖5系展示該擠型機用以擠制一無縫空心擠品時之擠型程序，其中，圖2系由一承物臺將擠錠舉送至待擠位置，圖3系進行擠壓時，圖4系擠壓完成，釋放壓力，盛錠筒后退時，圖5系由一叉桿推落殘錠時；圖6系該叉桿及穿心桿之部分立體圖；以及圖7及圖8系表示一習用單動直接式擠型機擠制一有縫空心擠品時之立體及剖面視圖。
請參閱
圖1，本實用新型之單動直接式擠型機10，可用以擠制各種合金屬系列之無縫空心擠品。該擠型機10包括有一由單動式主壓缸12所驅動之推桿14；推桿14前端旋接有一穿心桿16，此穿心桿16之尺寸得依空心擠品之形狀及尺寸而更換；穿心桿16在貼近推桿14之一端緊密套接有一亦可更換之壓餅18，該壓餅18具有一端面20，不同直徑之第一外周面22及第二外周面24；一用以將擠錠26舉送至一預定位置之承物臺28，該承物臺28系由分開之前、后承塊30及32組合而成；一具有盛錠孔36而可供擠錠26進出之盛錠筒34，且該盛錠筒34可沿著滑軌38在第一位置及第二位置間行軸向之往復滑移；以及一以可更換方式固定于一固定座40上之擠模42，該擠模42內部具有一大致錐形之漸擴之?？?6，且擠模42具有一露出固定座40外之突出端部48，該突出端部48恰可緊密伸入位于第一位置之盛錠筒34之盛錠孔36內，而使盛錠筒34與固定座40間相互密接，該突出端部48具有一向中心凹入之錐形模承面50，模承面50與擠出方向之夾角為擠模角度，理論上擠模角越小(即模承面50之錐度越大)，擠錠26越易擠出，但因模承面50長度增加，而使被擠金屬與模承面50之摩擦增加，因而所需之擠型壓力亦增加，因此，擠模角度一般應限制在85°－75℃間，亦即模承面50之錐度在5°－15°之間。
請參閱圖2至圖5，系表示該擠型機10用以擠制一連續(xù)無縫空心擠品52時之擠型程序。如圖2所示者，該擠錠26實質上系一被預先加熱至塑性狀態(tài)之空心錠，如果擠品52系用于飛機之高級品或連錠擠型時，所用擠錠之表層需先全部消除，以避免擠錠表層之雜質隨擠流擠入擠品52內部或表面者；該塑性狀態(tài)之擠錠26由承物臺28舉送至預定位置，以準備進行擠型作業(yè)，該預定位置系指擠錠26位于盛錠筒34與穿心桿16之間，且三者位于同一中心線上；此時，盛錠筒34系位于與固定座40密接之第一位置上；藉由主壓缸及推桿之推動，使穿心桿16連同其尾端之壓餅18沿著箭頭A方向向前移動，該穿心桿16恰可穿過該擠錠26之中心孔54，同時，藉由壓餅18之端面20與擠錠28之尾端面56接觸，而將擠錠26推入盛錠筒34之盛錠孔36內；當擠錠26之前端58被推入盛錠孔36時，承物臺28之后承塊32先縮回，以免妨礙壓餅18之移動，隨后前承塊30再縮回，使擠錠26可被完全推入盛錠孔36內部。
如圖3所示者，系表示進行擠壓程序中，在擠壓作業(yè)中，盛錠筒34系固定于該第一位置上，與擠模42間無相對運動，僅穿心桿16連同壓餅18繼續(xù)被推桿14沿著箭頭A方向而向前移動；此時，穿心桿16在穿過擠錠26后，部分伸入擠模42內，并與?？?6間共同形成一環(huán)形空間60；擠錠26因受壓餅20所推擠，故擠錠26前端金屬被推擠而通過該環(huán)形空間60，并產生塑變現象，而成型為一連續(xù)空心擠品52。由此方式制成之擠品52，系通過一環(huán)形空間時塑變而成型者，與圖7及圖8中所示傳統(tǒng)單動直接式擠型機由數道被分割之金屬流相互熔融而成之有縫空心擠品90不同，故稱之為無縫空心擠品。由于擠錠26受擠通過環(huán)形空間60時，金屬塑變流動均勻，所以擠品52縱向各處之尺寸及性能均較均勻。如圖3所示者，擠模42之突出端部48緊密伸入盛錠孔36內，且壓餅20中較大直徑之第一外周面22亦緊密貼合于盛錠孔36之孔壁上，因此可確保該穿心桿16在擠型作業(yè)進行中，不虞發(fā)生偏移現象，可使連續(xù)擠出之擠品52保持一定之縱向尺寸；因此，合案擠品52之品質、表面精度、降伏強度、抗拉強度、沖擊韌性及硬度，均優(yōu)于以傳統(tǒng)單動直接式擠型機所擠制之有縫空心擠壓件90。
進行擠型作業(yè)之過程中，當壓餅18將擠錠26擠至充滿盛錠筒34而開始將擠錠26真正塑變并擠出時，所需之擠型壓力達到最高值。隨著擠型之進行，由于未擠出之剩錠漸短，使錠表面與盛錠筒內壁之摩擦面逐漸減小，且剩錠由于內部塑變及外部摩擦而漸升溫度，使所需之擠型壓力漸減。但到最后由于殘錠已產生很大之型變硬化，如要繼續(xù)擠型，就需很大之擠型壓力。
對擠型作業(yè)而言，其影響因素除擠錠性質(包括合金組成、鑄造組織及清凈度等)之外，即為包括擠錠溫度、盛錠筒溫度、擠速及擠型比等之擠型條件。擠型比系指盛錠筒截面積與擠模上?？酌娣e之比值。我們知道，鋁合金之塑變阻力隨著溫度之升高而減低，這雖有助于提高擠速，但當溫度過高時擠型材對擠模42之粘附程度趨于嚴重；溫度再高時將產生擠品之熱脆裂現象。因此，產量與擠品表面品質系成反比者，兩者間須取一最佳平衡點。又，對同一鋁合金，擠錠溫度越高，則需用之擠型壓力越低，但在近模面之不流動滯流區(qū)卻越大；錠溫較低時，金屬塑變不易，需較大之擠型壓力，因而擠品受到較大之應力，所以強度及硬度均較高。
舉編號6063鋁合金而論，使用本案擠型機10擠制無縫空心擠品時，擠型比為9，擠型壓力110000PSI之條件下，擠速為0.36MM／SEC，擠溫為360℃。由此擠型條件與傳統(tǒng)單動直接式擠型機相互比較時，在相同之擠錠性質、擠型比及擠型壓力之條件下，本案之擠速約比傳統(tǒng)式之0.32MM／SEC增加12.5％，擠溫約比傳統(tǒng)式之500℃降低28％。此即表示，本案之擠型機除可提高擠型廠之產能外，亦能兼顧擠品性能之提升。在此種優(yōu)于傳統(tǒng)單動直接式擠型機之擠型條件下，本案之擠型機除可用以擠制較軟質系列鋁合金之外，亦可用以擠制其它系列較硬質鋁合金及非鐵金屬等。
鋁合金在擠出時之溫高通常比擠錠溫度高約60℃，擠型時所產生之熱大部分在塑變最大之處，亦即在靠近擠模出口處。這些熱大部分傳至各與擠錠接觸之構件上僅一部分由擠品攜帶出。因此，本案除在擠模42及盛錠筒34上裝設有傳統(tǒng)型式之冷卻流循環(huán)系統(tǒng)(圖未示出)外，在穿心桿16及推桿14上亦均設有冷卻液通道62及64，以在適當時機進行冷卻作業(yè)，壓餅18在完成擠型后，亦由一傳統(tǒng)拆分器(圖末示出)將之拆下，并移送至一冷卻槽(圖未示出)予以冷卻。
該壓餅18進入盛錠孔36內時，其較小直徑之第二外周面24與盛錠孔孔壁間維持一適當之間距，以減少壓餅18與盛錠筒34間之摩擦阻力，亦有助于擠速之提高。
請參閱圖4，完全擠型作業(yè)時，部分殘錠66因已型變硬化而無法完全擠出。此時，先使盛錠筒34單獨沿著箭頭B方向而向后退至遠離固定座40及擠模42之第二位置，再由一傳統(tǒng)之直立式鋸切機68將殘錠66與無縫空心擠品52切離。請同時參閱圖五及圖六者，然后，再以主壓缸驅使推桿14、穿心桿16及壓餅18同時沿著箭頭C方向而向后退回，殘錠66雖然因部分粘附于穿心桿16上，而隨之后退，此時，以一直立式叉桿70插置于盛錠筒34與殘錠66之間，使殘錠66受該叉桿70之阻擋，而逐漸與繼續(xù)后退之穿心桿16脫離，直至掉落于一廢料桶(圖未示出)止。
綜上所述，本實用新型之單動直接式擠型機10與傳統(tǒng)單動直接式擠型機相互比較時，在空間型態(tài)上確屬創(chuàng)新，并得用以擠制性能較優(yōu)良之無縫空心擠品32，使用之擠錠材料亦不受限于較軟質系列之鋁合金屬，并能提高擠型速率，增進擠型廠之作業(yè)經濟性，顯而易知可增進單動直接式擠型機之功效，應已符合新型專利之新穎性與實用性。
權利要求1.一種以將擠錠制成無縫空心擠品之單動直接式擠型機，包括一主壓缸；由該主壓缸所驅動而行軸向往復運動之推桿，該推桿具有一前端；一用以固定一擠模之固定座；一用以容納該擠錠之盛錠筒，該盛錠筒得在緊貼及遠離該固定座之第一位置與第二位置間移動；一承物臺；當該盛錠筒位于第一位置時，由該承物臺將擠錠舉送至位于盛錠筒及推桿間之位置；其特征在于該擠錠實質上為一被預先加熱至塑性狀態(tài)之空心錠；該被固定于固定座上之擠模，具有一模孔；以及一旋接于該推桿前端之穿心桿，該穿心桿上緊密套合有一緊貼該推桿前端之壓餅，該壓餅將擠錠完全推入盛錠筒時，該穿心桿恰可穿過該空心錠，并部分伸入于?？變龋以摯┬臈U與?？坠餐瓮画h(huán)形空間，繼續(xù)被壓餅擠壓之空心錠，在通過該環(huán)形空間時，產生塑變，并成型為一無縫空心擠品者。
2.根據權利要求1所述之單動直接式擠型機，其特征在于，其中該擠模系以可更換方式固定于該固定座上，且該擠模具有一露出于該固定座外之突出端部，當該盛錠筒位于第一位置時，該突出端部恰與該盛錠筒緊密套合。
3.根據權利要求1或2所述之單動直接式擠型機，其特征在于，其中該壓餅系以可拆換方式套接于穿心桿上，且該壓餅具有第一外周面與第二外周面，該第一外周面恰可與該盛錠筒緊密套合，而第二外周面之直徑小于第一外周面之直徑。
4.根據權利要求1所述之單動直接式擠型機，其特征在于，其中該穿心桿及推桿設有連通之冷卻通道。
5.根據權利要求1或2所述之單動直接式擠型機，其特征在于，其中該擠模之模孔系成錐形之漸擴形狀。
6.根據權利要求5所述之單動直接式擠型機，其特征在于，其中該擠模具有一與該空心錠密接之模承面，該模承面具有一向中心凹入之錐度。
7.根據權利要求1所述之單動直接式擠型機，其特征在于，更包括一直立式叉桿，在完成擠型作業(yè)后，該叉桿被插置于位在第二位置之盛錠筒與未被完全擠出之殘余擠錠之間，藉以阻擋該殘余擠錠，但不妨礙該穿心桿之移動。
專利摘要一種單動直接式擠型機，包括有一由單動式主壓缸所驅動之推桿，推桿前端旋接一可套接壓餅之穿心桿，由一承物臺將預先加熱至塑性狀態(tài)之空心錠舉送至一待擠位置，經由向前動之推桿將空心錠推入一盛錠筒內，同時，穿心桿則穿過該空心錠，并部分伸入一以可更換方式固定于固定座上之擠模內；繼續(xù)對空心錠擠壓時，該塑性之空心錠穿過由擠模與穿心桿所形成之環(huán)形空間，而成型為一連續(xù)無縫空心擠壓件。
文檔編號B21C23/08GK2075559SQ9020631
公開日1991年4月24日 申請日期1990年5月10日 優(yōu)先權日1990年5月10日
發(fā)明者劉連生 申請人:劉連生