[发明专利]多层金属复合管棒线连续生产方法及装置

说明书

本发明涉及一种金属塑性成形的方法及装置

公知的金属管棒线复合成形方法有很多种，普通挤压法，是在普通卧式或立式挤压机上进行挤压复合，其工艺是先把两个或三个锭坯按工艺要求加热到不同温度套在一起，然后放入挤压筒内，进行挤压，获得双层或三层管棒材。例如USPatent 451811、US Patent 5056209中公开的就是这种成形方法。这种方法由于金属流动的稳定性难予控制，材料层间的变形不均匀，致使表面质量不好，还不能实现连续挤压，因而不能生产长度很长的线材。轧辊压接法，是在普通轧机上进行，将供给的两条经钢丝刷清洗后的铜带，在惰性气氛中进行加热，同时将铝线扒皮后从上、下两个方向用热铜带夹住铝线，由轧辊压接成形，这种方法是一种轧制复合，一次只能包覆一种材料，并且仅适于线材。连续挤压法又称Conform法，它是利用连续挤压机进行连续包覆。目前成熟的技术是铝包钢，钢经表面清理后，通电加热，进入复合模腔，铝经表面清洗后通过单个挤压轮进入模腔与钢复合而成形。这种方法只能复合双金属材料。    

本发明的目的是多层金属一次复合成管棒线材，减少工序，降低成本；在两种或几种较难复合的材料之间设置中间层，改善界面特性，获得良好的结合界面，可一次复合多层，扩大材料的复合范围。

本发明的技术内容分为工艺和设备两个部分。

一，工艺流程：本发明涉及一种金属材料塑性加工工艺，特别是多层金属管棒线的连续成形。其基本要点是通过两个旋转的挤压轮，根据所用材料的设计，经表面清洗过的芯线，与材料1、材料2经过模具在高压下复合后，由导料孔导出，并形成冶金结合界面，整个过程为一次成形。材料进入模腔的力及成形所需挤压力由材料与挤压轮间的摩擦力来形成。

说明书附图2所示的结构为一次成形三层金属的设备结构图。其成形流程是：芯线经清洗、除氧化皮及必要的加热后，由挤压靴的中心孔进入模腔，经芯材保护套(其作用是改变变形区长度，保护芯线不致断裂)，经表面处理后的材料1从挤压轮上的进料槽12在摩擦力的作用下进入模具a的模腔与芯材在压力下复合，复合变形区长度如图3的l′所示，经表面处理后的材料2从另一个挤压轮上的进料槽在摩擦力的作用下进入模具b的模腔与从模具a过来的与芯材复合后的材料1再复合，形成三层金属复合材料，然后从堵头的中心孔导出。

说明书附图8所示的结构与上述图2所示流程之不同点在于芯材从堵头中心孔进入模具a和模具b，依次与材料1、材料2复合后从挤压靴中心孔导出。

说明书附图9为一次成形复合五层材料(包括芯材)的成形模式图。这种装置与前述三层复合装置的不同之处为：上下两个挤压轮分别是双槽的，芯材从挤压靴的中心孔进入，位于四个进料槽的几何中心，四种材料经予处理后从挤压轮与挤压靴间的四个进料槽分别进入各自的模腔，芯材依次与材料1、材料2、材料3、材料4复合，复合后的材料从堵头的中心孔导出。

二，设备：说明书附图1、2、3是本发明的组成结构图，其主要由主传动部分和成形机架部分组成。主传动部分包括电机1、连轴器2、减速机3、齿轮箱4、连接轴5；成形机架部分，包括机架牌坊6、上横梁7、挤压轮9、堵头10、挤压靴14、挡板13、成形模具a17、成形模具b16、芯材保护套15。两个挤压轮安装在机架牌坊上，堵头、挤压靴与挤压轮动配合，堵头、挤压靴分别与挡板用螺栓连接，挡板用螺栓与机架牌坊连接，在挤压轮的轮缘上开有方形进料槽12、堵头10与方形槽动配合，迫使从进料槽进来的金属料向模具方向流动，成形模具a、b安装在堵头上，芯材保护套安装在挤压靴14的芯材进料口上，挤压轮由主传动部分带动旋转。

本发明与公知技术相比具有的优点：

1.利用连续旋转的挤压轮，进行一次性连续挤压在模腔中实现压力复合，克服了先进行坯料复合，再成形而变形不均匀的缺点。减少了工序、降低了成本。

2.便于布置多种材料的复合，通过调整金属的复合顺序，可以实现在两种难于复合材料之间设置过渡层，在两种复合界面之间起到改性作用，扩大了材料的复合范围。

3.可复合的原材料范围广，可以是杆料，也可以是小颗粒料，粉末料或可凝固结晶的溶体，还可以是非金属材料。

附图说明：

图1是本发明组成结构图。图中1是电机，2是连轴器，3是减速机，4是齿轮箱，5是连接轴，6是机架牌坊，7是上横梁，9是挤压轮，10是堵头，11是中心孔，12是进料槽，13是挡板。

图2是图1的A—A剖视图。其中14是挤压靴，15是芯线保护套，16是模具b，17是模具a。

图3是图2的D放大图。

图4是模具a的俯视图。