一種鋁杆製造軟質鋁管用鋁圓片的方法

2023-05-24 00:54:01

專利名稱：一種鋁杆製造軟質鋁管用鋁圓片的方法
一種鋁杆製造軟質鋁管用鋁圓片的方法本發明涉及鋁杆製造鋁管用鋁圓片的生產方法，具體的說是一種擠壓衝制鋁圓片的方法。軟質鋁管一般壁厚採用0. Imm以下，且經過退火處理，最終通過各種表面噴塗加工，行業中又稱之為軟管；一般軟管用鋁圓片製造，因為鋁圓片的質量好壞和生產成本在生產環節中是十分重要的。常規的生產方法包括壓延衝製法和擠壓衝製法。壓延衝製法，其製造工藝為原料(鋁錠或其它回料)一熔煉一鑄錠一熱軋一冷軋 —分切一衝制一退火一表面處理一包裝；其優點是工藝成熟、設備通用性強；其缺點為 工藝繁瑣、能耗大、成品率低(35%—70%)、品質低下、產品結晶有板織結構。壓延衝製法的三種不同生產方法只是鑄錠方式有所不同，而後續熱軋、冷軋的壓延工藝基本類似。擠壓衝製法是通過鋁型材擠壓機生產鋁板來獲得衝制鋁圓片板料的一種方法，其工藝為鋁錠或其回料一熔煉一鑄錠(鑄圓棒)一加熱一擠壓一分切一衝制一退火一表面處理一包裝；連續擠壓法是通過鋁杆在連續擠壓機上實現連續擠壓而獲得衝制鋁圓片的板料方法。其工藝為鋁杆一連續擠壓一收卷板料一衝制一退火一表面處理一包裝，其方法與上述其它工藝相比工藝簡單，但同樣存在衝制後產生的孔狀邊角料而成為製造鋁圓片生產成本控制的瓶頸之一，綜觀擠壓衝製法工藝的特徵，其優點表現為可使用常規通用設備， 結晶回復(無板織結構)，消除了制耳現象，但是也由於鋁棒的重複加熱和衝制工序而對製造成本不利，雖然板料已經過熱擠壓後的結晶回復，避免了板織結構，但由於工藝特點無法獲得大體積的優質鋁材，從而影響了衝製成品率。傳統工藝由於產品經過衝壓生產，因而產生很高比例的邊角料(衝制回料)。根據鋁圓片規格不同，產出的回料比例也不同，最高可達70%，這麼多的回料又經過二次熔煉、 鑄造等不同工藝，從而降低了產品的成品率和經濟效益；一般傳統工藝製造軟管用的鋁圓片，成品率在55-70%左右；製作化妝品及氣霧罐用的鋁圓片成品率在50%左右；製作記號筆鋁管用的鋁圓片成品率在35%左右申請號201110229771. 4公開了一種鋁圓片製造方法，這種設計是對於鋁管制造的基礎選擇(包括軟質、硬質鋁管)，具有適用範圍廣的優點，但是對於軟質鋁管來說，還可以根據其特性做出改進，以更適合用於製造軟質鋁管。一般來說，軟管在當做膏狀或粘稠狀液體的灌裝容器時，必定是具有灌裝口(管尾)與出料口(管頭)正是因為這個特性，在冷擠壓軟質鋁管時採用雙向金屬晶粒流動方式(如

圖11所示)，而硬質鋁管的灌裝與出料口是同一方向的，所以在生產冷擠壓硬質鋁管時金屬流動方向是單向進行的(如圖12所示)。 從以上鋁圓片在不同形狀模具內的金屬流動特性可以看出，軟質鋁管擠壓後的成品需要二頭切除擠壓廢邊(如圖13所示)，而硬質鋁管只需要在管口進行單邊切除(如圖14所示)， 從二項發明的經濟效益角度上說，前項發明在生產不同厚度鋁圓片時，經濟效益是隨之改變的，在生產較厚鋁圓片時各類優勢是顯而易見的。[發明內容]本發明的目的是解決現有技術中步驟繁瑣，在生產中出現麻點、針孔、結痂、拉毛等缺陷，提供一種不需要車皮倒角步驟、帶有切刀鈍化技術的製造鋁圓片的方法。為實現上述目的設計一種鋁杆製造軟質鋁管用鋁圓片的方法，包括鋁杆、冷鐓機或分切衝壓機，冷鐓機和分切衝壓機上設有切刀、球形腔膜，切刀由圓形刀和矩形刀對應組成，其特徵在於包括該方法包括以下步驟，a.選取鋁杆，選取純度不低於99. 5%並且直徑在9. 5 20mm之間的電工圓鋁杆，對該電工鋁圓片進行拉絲和/或拉拔的軸向冷變形，變形量為20% 30%，或選取純度不低於99. 5%的擠壓鋁杆。b.用所述的切刀對變形後的鋁杆進行切斷，切斷的間隙優選為0. 02 0. 05mm。切刀刀刃上採用鈍化圖形，切斷後得到胚料，對胚料切斷面上的斷裂層進行壓緊收縮帶R角，c.重複步驟(b)直至鋁杆全部切成胚料，d.採用冷鐓機對胚料依次進行定向冷鐓、冷鐓擴張、冷鐓成型工藝，直至鋁圓片成型，得到成型的鋁圓片，e.將成型的鋁圓片進行退火處理，退火溫度為460°C 520°C，時間為3 8小時， 得到退火的鋁圓片，f.對退火的鋁圓片進行表面處理。所述的切刀刀刃上的鈍化圖形優選圓形或瀑布型刃口。R角優選為變形後鋁杆直徑的1/2。所述的變形後鋁杆的直徑優選為所述鋁圓片成品直徑的50%。所述的壓緊收縮的優選採用球形腔膜對切斷後剩下鋁杆的斷面壓緊收縮，球形腔膜底部設有開口，開口內設有柱形頂針，開口與頂針的間隙小於0. 02mm。所述的步驟(e)之後還可以有以下步驟，f.表面處理步驟，增加退火後鋁圓片的表面粗糙度和/或光整處理。所述的步驟(f)後還可以包括以下步驟g.成品稱重包裝步驟，包裝採用防潮材料包裝袋。所述的的鋁圓片的頭部優選呈弧形，底角優選梯形或平底或弧形低，布氏硬度HB 值優選在18 20範圍內。本發明同現有技術相比，改變了傳統工藝的加工方法和理念，大大降低了鋁圓片的生產成本，杜絕了因傳統工藝的衝制而產生的回料，採用了定向擠壓和鈍化技術，從而節減了因斷切胚料切斷面的斷裂層引起的軟質鋁管成品出現的麻點、針孔等缺陷而需要的車皮工序，由於節省了車皮工序而使得生產冷擠壓用軟質鋁管的鋁圓片生產工藝在製造成本控制中更具優勢。使軟管用鋁圓片的生產成品率從傳統工藝的60-70%，提高到99%以上， 並全部實現自動化生產，提高了生產效率。
圖I是切刀和鋁杆位置示意圖；圖2是招杆及其切斷面示意圖；圖3是球形模腔結構示意圖；圖4是壓緊成有弧度的招杆斷面不意圖；圖5是本發明的鋁圓片產品結構示意6是圖I中矩形刀的結構示意圖；圖7是圖I中圓形刀的結構示意圖；圖8是圖I中切刀刀刃圓形鈍化結構局部示意圖；圖9是圖I中切刀刀刃瀑布型鈍化圖形局部示意圖；圖10是本發明的流程示意圖；圖11是金屬晶粒的雙向流動示意圖；圖12是金屬晶粒的單向流動示意圖；圖13是兩頭切除的示意圖；圖14是單邊切除的示意圖；圖15是本發明的又一流程圖；圖中1.矩形刀2.圓形刀3.鋁杆4.切斷面5.壓緊的切斷面6.球形模腔7.頂針8.間隙9.鋁杆上金屬的滑移方向10.鋁圓片頂部及頂針凸痕11.鋁圓片底部12.切除廢邊。結合附圖對本發明做進一步說明，這種裝置的製造技術對本專業的人來說是非常清楚的。本發明的具體生產製造流程如圖10所示。(I)原料直接採購電解鋁廠製造的符合GB/T3954-2001標準的電工圓鋁杆，或採用純度大於99. 50%其它方法生產的鋁杆，採用擠壓鋁杆作原料時，可直接進入定向擠壓工序;(2)軸向冷變形(拉絲、拉拔)在生產中採用拉絲或拉拔工藝對鋁杆進行軸向冷變形(一般採用變形量20% -30% )，具體可視下道工序的工藝匹配及鋁杆表面光滑度而定，具體可視鋁杆表面光滑無各種麻點、結痂、拉毛等病灶為宜，拉絲後的鋁杆直徑一般採用鋁圓片直徑的50%為宜，如成品鋁圓片規格為013. 25mm，那麼鋁杆直徑選用06. 6mm 為宜；(3)定向擠壓儘可能選用較小直徑的鋁杆母料，目前市場上有包括標準小20、 小15、￠12, ￠9. 5等不同直徑可選擇適配使用，可匹配市場上軟質鋁管(￠8 ￠35等不同規格軟質鋁管的)。利用冷鐓機或自動分切衝壓機中的切刀對軸向變形鋁杆斷切(如圖 I所示)，切刀由矩形刀和圓形刀組成(參見附圖6、7)，改變斷切模具刀口性狀，採用鈍化刀刃，如圓形或瀑布型鈍化面(參見附圖8、9)使得斷切面的斷裂層光滑，達到消除或接近消除切斷面的斷裂層目的。這是因為從某一方面而言，鋁杆胚料上的斷截面切斷面的面積及深度是由斷切模具的刀刃鋒利鈍化狀態決定的，鈍化的刀刃使得金屬材料在斷截受壓區域面積增大，使參與滑移的晶粒也越多，所以鈍化狀態越大，切斷面越小。
其次選用合理的斷切模間隙尤為重要，一般控制在0.02mm-0. 05mm範圍內，以達到切斷面的斷裂層最小化效果，並採用定向收縮切斷面，使斷裂層之面積及方位顯現於允許範圍中，以便於在下遊工藝中(冷擠壓制管)處於待切頭區域中(如圖4所示)，這裡所述切斷面斷裂層允許面積為以後製作的軟質鋁管的頭部直徑面積。所述允許方位為凸面 (進入擠壓模底部的面向)圓心部分，如圖4中的壓緊切斷面，根據金屬在受壓時晶粒流動特性(由低壓區流向高壓區)，即切斷面控制在低壓區內(軟質鋁管的頭部)達到可控於續後切頭區域，同樣原理鋁圓片凹面有的斷切胚料時出現的切斷面斷裂層，因在下遊工序冷擠壓鋁圓片時出現在切尾廢邊範圍，其原理如同常規衝制方式生產的鋁圓片切斷面斷裂層只呈現在鋁管尾部一樣(待切區域)，故不在此處進行切斷面修復。再則冷鐓模具中的出料頂針間隙，控制在0. 02mm以下，如圖3所示，以便獲得光滑的鋁圓片表面形狀。(4)冷鐓成形將定向成形的胚料進行再次冷鐓變形，此次的冷鐓變形次數可根據成品直徑與鋁杆直徑來推算，通常的說，為考慮到斷切胚料的切斷面斷裂層及機械手銜接送料等因素，選用成品鋁圓片直徑的50%作斷切母料，以保合理的斷切胚料長度，隨後每次冷鐓變形擴散的直徑以冷鐓工位次數平分即可，必須指出續後的冷鐓變形的胚料形狀頭部必須保證R形，R角採用1/2的胚料直徑為佳，以保證切斷面面積斷裂層不再擴散，最後進入產品成形模，上述工序從鋁杆斷切胚料、定向冷鐓、冷鐓擴張、直至鋁圓片成形(如圖15 所示)，可採用多工位冷鐓機或自動分切冷鐓機一次性完成，原理如同生產螺母生產工藝；(5)退火處理鋁圓片的最終完全退火也是整個生產工藝的重要環節之一，選擇合理的退火溫度與時間是這一工序中的關鍵，退火設備採用網帶爐或井式爐或箱式爐均可，鋁圓片的前道冷變形加工量決定了它需要合理的退火溫度與時間的，一般選用的溫度 460 V -520 V，恆溫時間為3-8小時，最終達到完全退火狀態(狀態0)，布氏硬度HB在18-20 即可，具體可視採用的退貨設備型號和前期的生產工藝參數而定；(6)表面處理表面處理其本質就是增加鋁圓片的表面粗糙度處理工序，目的使得鋁圓片有更好的具有潤滑劑附著能力，目前市場上部分鋁圓片用戶自行進行表面處理， 對這部分的用戶省略這一工序，再則由於在本發明中考慮到鋁圓片在冷鐓成形中的頂針印痕，如圖5所示，採用光整技術可改善它的表面印痕，使之起到平整柔和效果，這裡所述的效果只是從外形美觀角度而言，因印痕正好處於軟質鋁管的頭部待切位置，故對軟質鋁管無品質影響。(7)成品包裝對產品進行檢驗、稱重包裝，產品的內包裝袋採用防潮材料，以防鋁圓片受潮而發生氧化反應。在生產製造過程中還應該注意以下要點a.)製造軟質鋁管用鋁圓片的原料選用含鋁量大於99. 50 %的鋁杆均可，一般行業選用AL9970牌號，參見GB/T1196-93中「AL99. 70」的相關成分標準，從品質與經濟效益的角度說選用符合GB/T359-2001標準電工圓鋁杆為最合理，必須指出鋁的純度越高，金屬的塑性越好。b.)軸向冷邊形(拉絲、拉拔)時，必須考慮到下道工序斷切冷鐓變形的工藝匹配情況，除了考慮合理的軸向冷變形量與光滑度以外，還必須考慮續後工序斷切模與銜接機械手所需的合理長度，我們知道當斷切的圓柱體狀胚料長度受限時，改變物體重量(體積)的是直徑大小因素了，所以在保證拉絲後鋁杆的品質的前提下，選擇合理的直徑大小尤為關鍵。c.)在進入定向擠壓與冷鐓成形時，必須選擇與軟質管頭直徑相匹配的頂針直徑， 以便避免由於頂針間隙可能造成的擠壓毛刺而對軟質鋁管的品質影響，目的是對可能出現的胚料缺陷出現在不影響軟質鋁管的待切廢邊範圍內。d.)冷鐓成形模的光滑度是影響成品表面光滑的重要因素，一般選用牌號WJ20C 硬質合金並加以精磨e.)成品鋁圓片不得有熔煉雜質與氫泡，允許有輕微毛刺。f.)鋁圓片必須是完全退火狀態。
權利要求
1.一種鋁杆製造軟質鋁管用鋁圓片的方法，包括鋁杆、冷鐓機或分切衝壓機，冷鐓機和分切衝壓機上設有切刀、球形腔膜，切刀由圓形刀和矩形刀對應組成，其特徵在於包括該方法包括以下步驟，a.選取鋁杆，b.用所述的切刀對變形後的鋁杆進行切斷，切刀刀刃上採用鈍化圖形，切斷後得到胚料，對胚料切斷面上的斷裂層進行壓緊收縮帶R角，c.重複步驟(b)直至鋁杆全部切成胚料，d.採用冷鐓機對胚料依次進行定向冷鐓、冷鐓擴張、冷鐓成型工藝，直至鋁圓片成型， 得到成型的鋁圓片，e.將成型的鋁圓片進行退火處理，退火溫度為460°C 520°C，時間為3 8小時，得到退火的鋁圓片，f.對退火的鋁圓片進行表面處理。
2.一種如權I所述製造軟質鋁管用鋁圓片的方法，其特徵在於所述的步驟(a)中選取的鋁杆步驟具體為，選取純度不低於99. 5%並且直徑在9. 5 20mm之間的電工圓鋁杆，對該電工鋁圓片進行拉絲和/或拉拔的軸向冷變形，變形量為20% 30%，或選取純度不低於99. 5%的擠壓招杆。
3.如權利要求I或2所述的鋁杆製造軟質鋁管用鋁圓片的方法，其特徵在於所述的切斷，該切斷的間隙為O. 02 O. 05_。
4.如權利要求I或2所述的鋁杆製造軟質鋁管用鋁圓片的方法，其特徵在於所述的切刀刀刃上的鈍化圖形是圓形或瀑布型刃口。
5.如權利要求I或2所述的鋁杆製造軟質鋁管用鋁圓片的方法，其特徵在於所述的R 角為變形後鋁杆直徑的1/2。
6.如權利要求I或2所述的鋁杆製造軟質鋁管用鋁圓片的方法，其特徵在於所述的變形後鋁杆的直徑為所述鋁圓片成品直徑的50%。
7.如權利要求I或2所述的鋁杆製造軟質鋁管用鋁圓片的方法，其特徵在於所述的壓緊收縮的具體方法是採用球形腔膜對切斷後剩下鋁杆的斷面壓緊收縮，球形腔膜底部設有開口，開口內設有柱形頂針，開口與頂針的間隙小於O. 02mm。
8.如權利要求I或2所述的鋁杆製造軟質鋁管用鋁圓片的方法，其特徵在於所述的步驟(e)之後還有以下步驟，f.表面處理步驟，增加退火後鋁圓片的表面粗糙度和/或光整處理。
9.如權利要求8所述的鋁杆製造軟質鋁管用鋁圓片的方法，其特徵在於在所述的步驟 (f)後還包括以下步驟g.成品稱重包裝步驟，包裝採用防潮材料包裝袋。
10.如權利要求I或2所述的鋁杆製造軟質鋁管用鋁圓片的方法，其特徵在於所述的的鋁圓片的頭部呈弧形，底角是梯形或平底或弧形底，布氏硬度HB值在18 20範圍內。
全文摘要
本發明涉及鋁杆製造鋁管用鋁圓片的生產方法，具體的說是一種擠壓衝制鋁圓片的方法，該方法包括以下步驟選取原料鋁杆；對鋁杆進行軸向冷變形(拉絲、拉拔)；採用冷鐓機或自動分切衝壓機對分切後的毛坯上出現斷裂層進行定向的擠壓，使得斷裂層的面積縮小至相應範圍內；進行二次的冷鐓成型；對鋁圓片的完全退火處理；對成品進行表面處理；檢驗包裝，本發明同現有技術相比，杜絕了因傳統工藝的衝制而產生的回料，採用了定向擠壓和鈍化技術，從而節減了因斷切胚料切斷面引起的軟質鋁管成品出現的麻點、針孔等缺陷而需要的車皮工序，生產成品率從傳統工藝的60-70％，提高到99％以上，並全部實現自動化生產，提高了生產效率。
文檔編號B21J5/06GK102581559SQ201210046228
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月27日 優先權日2012年2月27日
發明者顧平 申請人:上海雲島鋁業有限公司