一种管材热挤压压余与管体分离方法

摘要

一种管材热挤压压余与管体分离方法，包括如下步骤：1)选择芯棒结构，采用两段式阶梯芯棒；2)将加热后的空心坯料和挤压垫装入挤压筒；3)挤压杆和芯棒同时前进，挤压杆接触到挤压垫时停止；4)芯棒继续前进，依次穿入挤压垫和空心坯料内孔中；5)将芯棒与挤压垫及挤压杆相对位置锁定，并整体向前推进，使空心坯料从挤压筒内经过芯棒与挤压模形成的环形间隙流出后形成管材；6)在挤压杆位置到达压余位置时，挤压杆停止移动，芯棒继续前进，推动空心坯料金属继续从芯棒与挤压模间隙流出，直到芯棒后段台阶位置伸出挤压模孔20～50mm后停止；7)管体与压余分离。本发明解决了厚壁高强度合金管材热挤压时压余与挤出管体的分离问题。

权利要求

1.一种管材热挤压压余与管体分离方法，包括如下步骤：

1)选择芯棒结构，采用两段式阶梯芯棒，芯棒的工作部分由前后两段构成，两段都为圆柱形，芯棒后段的直径D大于前段直径d，且小于或等于挤压模内孔直径，芯棒前段直径与所生产的管材内径相匹配，后段直径与挤压模内径相匹配，前后段采用垂直台阶过渡；芯棒后段长度L1大于压余厚度与挤压模厚度之和，芯棒前段长度L2大于坯料长度与挤压模厚度之和；

2)将加热后的空心坯料和挤压垫依次装入挤压筒；

3)挤压杆和芯棒同时前进，挤压杆接触到挤压垫时停止；

4)芯棒继续前进，依次穿入挤压垫和空心坯料内孔中，芯棒台阶位置伸出挤压垫内孔的长度为设定的压余长度的一半；

5)将芯棒与挤压垫及挤压杆相对位置锁定，并整体向前推进，使空心坯料从挤压筒内经过芯棒与挤压模形成的环形间隙流出后形成管材；

6)在挤压杆位置到达压余位置时，挤压杆停止移动，芯棒继续前进，推动空心坯料金属继续从芯棒与挤压模间隙流出，直到芯棒后段台阶位置伸出挤压模孔20～50mm后停止；

7)当挤压模内径与芯棒后段外径之间差值为3～5mm时，在步骤6)已经完成压余与管体分离，但芯棒尚停留在管体内孔中，通过出料小车将管体拉出，实现芯棒与管体的分离；或，当挤压模内径与芯棒后段外径之差为大于5mm且不超过20mm时，在步骤6)后尚未完成压余与管材分离，需要芯棒后退从坯料内孔中拉出，再采用热锯方式来切割实现压余与管体的分离。

说明书

一种管材热挤压压余与管体分离方法

技术领域

[0001] 本发明属于金属塑性加工技术领域，特别涉及一种管材热挤压压余与管体分离方法。

背景技术

[0002] 钢管热挤压过程是将空心圆管形坯料放入圆形挤压筒中，中间穿入芯棒后，在挤压轴轴向压力的作用下，将坯料金属从由挤压模和芯棒构成的环形间隙中流出形成管材。由于受到模具结构的限制，坯料的尾端有部分不能全部挤出成管材，这部分金属形成了挤压余料，称为压余。为了使工艺过程顺利进行，通常是在线用热锯将挤出的管材与后端压余锯切分开，使管材能顺利从辊道输送至后面的工序，再将压余推入收集的料框。

[0003] 锯切用的热锯通常采用圆盘锯。对于普通的碳钢、合结钢、不锈钢以及壁厚较薄的高强度高温合金等材料采用这种圆盘锯是比较容易，但是对于厚壁的高强度高温合金压余的切割分离就十分困难，不但锯片消耗高，而且锯切速度慢，时间长，后续在线余热固溶处理工艺很难顺利实现，产品的质量稳定性差。

[0004] 为了解决挤压压余问题，日本专利JP1978110084A公布了用玻璃垫来替代压余的方法进行无压余挤压，日本专利JP198866565A采用廉价金属来替代昂贵金属的压余，但没解决压余与管体分离的问题。

[0005] 在芯棒结构方面，中国专利申请号201220578034.5公布了一种一体式变截面芯棒，其目的是为了解决挤压初期初始挤压力过大的问题，通过减小前端芯棒外径来减小初始变形量，达到降低挤压力的目的。而芯棒后端才是形成管材内径的工具，所以在使用时芯棒与挤压杆同步推进挤出管材，将挤出的管材的前端小内孔部分切掉后才获得满足要求的管材。这种方法可以解决薄壁管材的挤压问题。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种管材热挤压压余与管体分离方法，解决厚壁的高强度合金管材热挤压时压余与挤出管体的分离问题，避免了因切割困难而影响生产顺畅性的问题。

[0007] 为达到上述目的，本发明的技术方案是：

[0008] 一种管材热挤压压余与管体分离方法，包括如下步骤：

[0009] 1)选择芯棒结构，采用两段式阶梯芯棒，芯棒的工作部分由前后两段构成，两段都为圆柱形，芯棒后段的直径D大于前段直径d，且小于或等于挤压模内孔直径，芯棒前段直径与所生产的管材内径相匹配，后段直径与挤压模内径相匹配，前后段采用垂直台阶过渡；芯棒后段长度L1大于压余厚度与挤压模厚度之和，芯棒前段长度L2 大于坯料长度与挤压模厚度之和；

[0010] 2)将加热后的空心坯料和挤压垫依次装入挤压筒；

[0011] 3)挤压杆和芯棒同时前进，挤压杆接触到挤压垫时停止；

[0012] 4)芯棒继续前进，依次穿入挤压垫和空心坯料内孔中，芯棒台阶位置伸出挤压垫内孔的长度为设定的压余长度的一半；

[0013] 5)将芯棒与挤压垫及挤压杆相对位置锁定，并整体向前推进，使空心坯料从挤压筒内经过芯棒与挤压模形成的环形间隙流出后形成管材；

[0014] 6)在挤压杆位置到达压余位置时，挤压杆停止移动，芯棒继续前进，推动空心坯料金属继续从芯棒与挤压模间隙流出，直到芯棒后段台阶位置伸出挤压模孔20～50mm后停止；

[0015] 7)当挤压模内径与芯棒后段外径之间差值为3～5mm时，在步骤6)已经完成压余与管体分离，但芯棒尚停留在管体内孔中，通过出料小车将管体拉出，实现芯棒与管体的分离；或，

[0016] 当挤压模内径与芯棒后段外径之差为大于5mm且不超过20mm时，在步骤6)后尚未完成压余与管材分离，需要芯棒后退从坯料内孔中拉出，再采用热锯方式来切割实现压余与管体的分离。

[0017] 当挤压模内径与芯棒后段外径之间差值为3～5mm时，在步骤6)已经完成压余与管体分离，但芯棒尚停留在管体内孔中，通过出料小车将管体拉出实现芯棒与管体的分离；采用这种方式，后段管体的壁厚薄，可直接由芯棒前进将挤出的管体与残余在挤压筒内的压余分离开，但挤压过程的最后阶段挤压力显著增大，因此只适用于挤压变形抗力比较小的材料或设备能力足够大的情况。

[0018] 当挤压模内径与芯棒后段外径之差为大于5mm且不超过20mm时，在步骤6)后尚未完成压余与管材分离，需要芯棒后退从坯料内孔中拉出，再采用热锯方式来切割实现压余与管体的分离；采用这种方式，后段管体的壁厚较厚，可以降低挤压后阶段的挤压力，但管材与压余分离不能靠芯棒向前运动来实现，由于管材与压余连接部分的壁厚比管材的厚度减薄，采用热锯来锯切分离就比较容易。

[0019] 本发明采用两段不同直径的圆柱形变断面的芯棒，其中前段是外圆直径与管材内径匹配圆柱段，后段是外圆直径与挤压模内孔直径一致的圆柱，前后段由垂直台阶过渡。

[0020] 挤压前，将芯棒的前端穿入坯料内孔，后段台阶处刚好伸出挤压垫，挤压垫与芯棒同时推进到挤压末期，到末期形成压余长度后，挤压垫停止不动，芯棒继续向前运动，推动局部区域的金属流出模孔，并在芯棒上的垂直台阶与挤压模之间形成对金属的剪切效果，使压余与挤出的管体分离开来。挤出的管体在出料钳口的夹持下被固定住，再将芯棒从管体内孔抽出。这样就实现了不用热锯的方法将压余与管体分离的目的。另一种方法就是芯棒后段直径比挤压模内孔直径小，但比芯棒前段直径大，在挤压后期形成压余后，挤压垫停止不动，芯棒继续向前运动，使后段与模孔之间的间隙减小，挤出一段壁厚较薄的一段管材，再采用传统的挤压过程，用热锯锯切这段壁厚较薄的管材将挤出管材与压余分离开来。

[0021] 本发明的有益效果：

[0022] 本发明适用于采用正热挤压生产高强度材料厚壁管材时的压余与管体的分离方法，不采用热锯或形成较薄壁的后段管材，再采用热锯方法来分离压余和管体，避免了因切割困难而影响生产顺畅性的问题。降低热锯片的消耗以及对设备的损伤。

附图说明

[0023] 图1为本发明实施例中芯棒的结构示意图。

[0024] 图2～图4为本发明管材热挤压过程示意图。

具体实施方式

[0025] 参见图1～图4，本发明一种管材热挤压压余与管体分离方法，包括如下步骤：

[0026] 1)选择芯棒结构，采用两段式阶梯芯棒1，芯棒1的工作部分由前后两段构成，两段都为圆柱形，芯棒1后段的直径D大于前段直径d，且小于或等于挤压模2内孔直径，芯棒1前段直径与所生产的管材内径相匹配，后段直径与挤压模内径相匹配，前后段采用垂直台阶过渡；芯棒1后段长度L1大于压余厚度与挤压模2厚度之和，芯棒1前段长度L2大于坯料长度与挤压模2厚度之和；

[0027] 2)将加热后的空心坯料100和挤压垫3依次装入挤压筒4；

[0028] 3)挤压杆5和芯棒1同时前进，挤压杆5接触到挤压垫3时停止；

[0029] 4)芯棒1继续前进，依次穿入挤压垫3和空心坯料100内孔中，芯棒 1台阶位置伸出挤压垫3内孔的长度为设定的压余101长度的一半；

[0030] 5)将芯棒1与挤压垫3及挤压杆5相对位置锁定，并整体向前推进，使空心坯料100从挤压筒4内经过芯棒1与挤压模2形成的环形间隙流出后形成管材102；

[0031] 6)在挤压杆5位置到达压余101位置时，挤压杆5停止移动，芯棒1 继续前进，推动空心坯料100金属继续从芯棒1与挤压模2间隙流出，直到芯棒1后段台阶位置伸出挤压模2孔20～50mm后停止；

[0032] 7)当挤压模2内径与芯棒1后段外径之间差值为3～5mm时，在步骤6) 已经完成压余101与管材102管体分离，但芯棒尚停留在管体内孔中，通过出料小车将管体拉出，实现芯棒1与管材102管体的分离；

[0033] 或，

[0034] 当挤压模2内径与芯棒1后段外径之差为大于5mm且不超过20mm 时，在步骤6)后尚未完成压余101与管材102分离，需要芯棒1 后退从坯料内孔中拉出，再采用热锯方式来切割实现压余101与管材102管体的分离。

[0035] 实施例

[0036] 某高强钢320×40规格管材热挤压过程

[0037] 高强钢320×40规格管材热挤压生产的难度之一是压余与管体的分离问题，采用传统芯棒及挤压过程时，压余与管体分离需要采用热锯将壁厚为40mm的高强钢管切断，由于热锯电机功率的限制，需要经过多次，锯齿磨损和变形很大，有时一张新锯片就只能切割一支管材就需要更换，甚至热锯难以切断而需要用人工火焰切割的方式来完成。这样工具消耗大，费时且工作危险，生产过程极为不顺。

[0038] 采用本发明方法，其芯棒结构尺寸：芯棒前段直径与管材内径匹配，后段直径小于挤压模内径30mm，挤压空心坯料长度1200mm，芯棒前段长度L2为1300mm，后段长度350mm，设置压余厚度50mm。

[0039] (1)将加热后的空心坯料与挤压垫送入挤压机中心线上料位置；

[0040] (2)挤压杆和芯棒同时前进至接触到挤压垫时停止；

[0041] (3)芯棒继续前进，依次穿入挤压垫和坯料内孔中，芯棒台阶位置伸出挤压垫20～25mm的位置(需要提前调整好设备行程)；

[0042] (4)将芯棒与挤压垫及挤压杆相对位置锁定，并整体向前推进，将坯料及挤压垫推入挤压筒，并将变形金属从挤压筒内经过芯棒与挤压模形成的环形间隙流出后形成管材；

[0043] (5)在挤压杆位置到达预先设置的压余位置时，挤压杆停止移动，芯棒继续前进，推动金属继续从芯棒与挤压模间隙流出，直到芯棒后段台阶位置伸出挤压模孔20～50mm后停止；

[0044] (6)将芯棒从管材内孔完全抽出，挤压杆、挤压筒后退约200mm，用热锯切割管材，实现管体与压余分离。

[0045] 测量锯切位置的管材壁厚约为8～12mm，比名义壁厚(挤压模内径与芯棒外径差的二分之一)15mm小，在热锯正常切割厚度的范围内，切割过程快捷正常，锯齿变形和磨损较小，挤压过程顺畅，管材管体部分的尺寸精度在正常范围内，实现了厚壁管热挤压压余与管体分离。