[发明专利]挤压机容器及用于该挤压机容器的衬垫

说明书

技术领域

本发明涉及金属挤压装置，并且具体涉及挤压机容器及用于该挤压机容器的衬垫。

背景技术

金属挤压机在本领域众所周知，并且用于形成具有大致符合所用挤压模形状的横截面形状的挤出的金属产品。典型的金属挤压机包括大致为圆柱形的容器，该容器具有外覆盖物和内管状衬垫。该容器在挤压过程中充当对坯料的温度受控外壳。挤压撞击装置被定位成邻近容器的一端。挤压撞击装置的端部紧靠挤压垫，挤压垫转而紧靠坯料，允许坯料通过容器前进。挤压模被定位成邻近容器的相对端。

在操作过程中，坯料一被加热至期望的挤压温度（对于铝通常为800-900°F），就将其输送至挤压机。然后，挤压撞击装置随后被致动以紧靠挤压垫（dummy block），从而使前进的坯料前进至容器中并朝向挤压模前进。在前进的挤压撞击装置和挤压垫施加的压力下，坯料通过挤压模中设有的轮廓进行挤压，直至所有或大部分坯料材料被挤出容器之外，从而导致挤压产品。

为了实现金属挤压技术中的生产率以及节约成本的效率，实现挤压机的热校准是很重要的。热校准大致上限定为对各个挤压机组件的最佳允许温度的控制和保持。在挤压产品的生成过程中实现热校准确保了均匀的挤压材料流，并使得挤压机操作员能够以高速且较少废物的情况下挤压。

将理解的是，只有容器能够在挤压过程中在衬垫温度发生改变的时间和地点立即对其进行纠正，才能够保持最佳坯料温度。通常，只需向不足的区域增加相对少量的热量。

当评估挤压机的热校准时，必须考虑许多因素。例如，可挤压材料的整个坯料必须为最适宜的操作温度，以保证坯料在横截面区域上的均匀流速。容器中衬垫的温度必须用来保持通过的坯料的温度分布并不与其干扰。

通常，实现热校准对挤压机操作员是个挑战。在挤压过程中，容器的顶部通常变得比底部热。虽然传导是容器中热传递的主要方法，但是从容器底部表面的辐射热损失在容器壳体内增大，导致顶部的温度升高。因为容器的前端和后端通常是暴露的，所以它们将损失比容器的中心部分更多的热量。这可导致容器的中心部分比端部热。同样，与撞击装置的端部相比较，容器的挤压模端部处的温度倾向于略微较高，因为坯料在较长一段时间对其加热。容器中的这些温度变化影响其中所包含的衬垫的温度分布，温度分布转而影响可挤压材料的坯料温度。挤压模的温度分布大致上符合衬垫的温度分布，并且挤压模的温度影响通过挤压模的、可挤压材料的流速。虽然可挤压材料通过挤压模的平均流速由撞击装置的速度管理，但是与坯料较凉部分相比较，坯料较热部分的流速将更快。对于温度每5℃的差别，坯料整个横截面的径向振摆（run-out）方差可为1%。这可对挤压产品的轮廓形状造成不利影响。因此，对衬垫和容器的温度分布的控制对挤压过程的有效操作是非常重要的。

当衬垫通路为非圆形时会出现其他挑战。例如，具有矩形通路的衬垫被称为“矩形衬垫”，用于挤压具有大致上为平坦轮廓的形状。形成矩形衬垫的常规方法涉及将一对衬垫插入物插入其他圆形衬垫。例如，图1a和图1b示出了用于挤压机的现有技术容器10，容器10包括圆柱形覆盖物12和管状衬垫14，其中，管状衬垫14具有延伸通过的、用于接收坯料的通路16。通路16具有大致为圆形的截面。一对插入物由穿过覆盖物12和衬垫14的螺栓19固定在通路的内部。插入物中每个都包括弯曲的外表面18a和平坦的内表面18b，其中，外表面18a与衬垫14的内表面14a互补且接合内表面14a。插入件18的内表面18b与衬垫14的内表面14a的暴露部分一起限定了通过衬垫14的、大致的矩形的通路，如图2中更佳所示。

这种“多件”矩形衬里有缺点是众所周知的。例如，在使用过程中易于沿矩形的通路的角落在衬垫14中形成应力开裂，应力开裂转而能够传布至覆盖物12中，具体是在螺栓19的附近。此外，在矩形的通路的角落可形成金属死区，导致金属杂质在通路的角落堆积。这些杂质可转移至挤压产品，导致挤压产品的报废量增大。

单件矩形衬垫在以前已经考虑过。例如，授予谷口（Taniguchi）等人的第3,892,114号美国专利公开了在挤压机中使用的一种容器，该容器类型包括具有非圆形开口的内圆筒以及通过收缩配合应用于内圆筒周围的外圆筒。多个圆周凹进处为内圆筒和外圆筒设置在内圆筒与外圆筒之间的分界面的、与具有小压力接受区的非圆形开口部分相对应的部分处。该凹进处具有预先确定的径向深度，并且沿内圆筒和外圆筒的整个轴向长度延伸。