冶金機械導論-管棒型材設備.ppt

1、冶金機械導論型材生產(chǎn)設備,中南大學機電工程學院 吳運新 教授,提綱,管棒型材生產(chǎn)一般概念 異型材軋制生產(chǎn) 異型材擠壓生產(chǎn) 異型材拉拔生產(chǎn) 鋁合金型棒材擠壓生產(chǎn) 概述原理與生產(chǎn)工藝 生產(chǎn)設備與擠壓工具,管棒型材生產(chǎn)一般概念,管棒型材生產(chǎn)方法主要有軋制、擠壓、拉拔等生產(chǎn)方法。 鋼管生產(chǎn)分為有縫管和無縫管，無縫管生產(chǎn)有專用管材軋機軋制生產(chǎn)，其周向承載能力達，用作槍炮管、高壓油管等場合，有縫管則用薄鋼板焊接而成，因有焊縫存在，周向承載能力下降，單其成本較低。 其他異型鋼材以軋制生產(chǎn)為主。 以鋁合金為代表的輕合金型材，通常采用擠壓方式生產(chǎn)。 以銅為代表具有很好延展性的金屬管材，采用軋制+拉拔的方法生產(chǎn)工

2、藝。,異型材軋制生產(chǎn),型鋼生產(chǎn)工藝流程,型鋼車間典型平面布置A,型鋼車間典型平面布置B,型鋼軋機軋輥布置方式,異型鋼管斷面形狀,鋼管的用途,鋼管的用途,鋼管的生產(chǎn)方法,（一）熱軋法 如在自動軋管機組、周期式（皮爾格）軋管機組、連軋管機組、三輥軋管機組、減 徑或擴徑機組上生產(chǎn)無縫管等。熱軋無縫鋼管整個生產(chǎn)過程由兩個主要工序組成，即首先 把管坯穿制成毛管，然后在不同形式的軋機上軋制成成品管。熱軋法主要生產(chǎn)直徑 ，壁厚為的鋼管。如果配合減徑或張力減徑機，則可生產(chǎn)最小直徑為 ，最小壁厚為的鋼管。 （二）熱擠壓法 熱擠壓法主要是用于生產(chǎn)低塑性的高合金鋼管、有色金屬及難變形的稀有金屬管材和 一些特殊用途的

3、異形斷面管材。 由于無縫鋼管無焊縫，所以整個斷面上的強度和表面質(zhì)量都是一致的，因此能夠承受 較大的壓力，輸送流體時也能夠保證流體流動的均勻一致性。它是工業(yè)各部門和國防建設 必不可缺的鋼材。,鋼管的生產(chǎn)方法,三、焊管生產(chǎn) 焊管生產(chǎn)的實質(zhì)是：將管坯（鋼板或帶鋼）用不同成型方法彎曲成所需要的鋼管形 狀，然后用不同的焊接方法將其焊接成鋼管。焊管生產(chǎn)的范圍很廣：外徑 ； 可達；長度可達數(shù)百米。由于成型技術(shù)的不斷 ；壁厚 完善和焊接技術(shù)的不斷發(fā)展，焊管的質(zhì)量也在不斷地改善和提高，在許多情況下甚至可以 代替無縫鋼管使用。焊管生產(chǎn)的設備簡單，易于實現(xiàn)機械化和自動化，生產(chǎn)成本低，近年 來隨著帶鋼軋制技術(shù)的發(fā)展，

4、擴大焊管生產(chǎn)已成為多數(shù)先進的工業(yè)化國家制管業(yè)發(fā)展的方 向。不少國家焊管的產(chǎn)量已接近或超過鋼管總產(chǎn)量的。,異型材擠壓生產(chǎn),擠壓生產(chǎn)的應用范圍和特點 用擠壓方法生產(chǎn)，可以得到品種繁多的制品。它早已用于生產(chǎn)有色金屬的管材和型 材，后來由于成功地使用了玻璃潤滑劑，而開始用于生產(chǎn)黑色金屬（鋼鐵）制品。 這些制品廣泛地應用在國民經(jīng)濟的各個部門中，如電力工業(yè)、機械制造工業(yè)、造船工 業(yè)、電訊儀表工業(yè)、建筑工業(yè)、航空和航天工業(yè)以及國防工業(yè)等等。 擠壓產(chǎn)品形狀可以更復雜、尺寸能夠更精確，在生產(chǎn)薄壁和超厚壁的斷面復雜的管 材、型材及脆性材料產(chǎn)品方面，有時擠壓是唯一可行的加工方法。,擠壓加工方法的優(yōu)點,（）具有比軋制

5、、鍛造更強的三向壓縮應力，避免了拉應力的出現(xiàn)，金屬可以發(fā)揮 其最大的塑性，使脆性材料的塑性提高。因此可以加工低塑性和高強度的金屬乃至抗熱性 高的金屬陶瓷材料； （）擠壓不僅能生產(chǎn)簡單的管材和型材，更主要的還能生產(chǎn)形狀極為復雜的管材和 型材。因為后者用軋制等方法生產(chǎn)是困難的，甚至是不可能的； （）生產(chǎn)上具有較大的靈活性。當從一種規(guī)格改換生產(chǎn)另一種規(guī)格的制品時操作 很方便，只要更換相應的模具即可正常生產(chǎn)。因此擠壓方法非常適用于小批量多品 種的生產(chǎn)； （）產(chǎn)品尺寸精確，表面質(zhì)量較高，精確度、粗糙度的表面特性都好于熱軋和鍛造 產(chǎn)品。,擠壓方法的缺點,（）擠壓方法所采用的設備較為復雜，生產(chǎn)率比軋制方法低

6、； （）擠壓的廢料損失一般較大。這主要是指擠壓剩下的“壓余”，其數(shù)量可占鋼錠或 鋼坯重量的，甚至（軋制法的切頭切尾損失只有錠重的 ），從而降低成品率，提高產(chǎn)品成本； （）由于擠壓時主應力狀態(tài)為很強的三向壓縮應力，故變形抗力增大，摩擦力亦隨 之增大，其結(jié)果是使工具的損耗增大。往往工具損耗費用占擠壓制品成本的以上； （）制品的組織和性能沿長度和斷面上不夠均勻一致。,型材拉拔生產(chǎn),拉拔生產(chǎn)的應用范圍和特點 金屬絲、細管材，包括一些異型材皆可用拉拔的方法進行生產(chǎn)。 一般熱軋線材的最小直徑為。若小于該直徑時，則在軋制過程中冷卻很快， 塑性條件變壞；同時由于表面生成的氧化鐵皮包得很緊，使軋輥和金屬間的摩擦

7、力增大。 因此，直徑小于時就不能繼續(xù)采用軋制方法，而是將軋制的線材作為原料，用多次冷拔的方法來得到鋼絲。 拉拔制品有收繞成卷的絲材、細管材；還有直條的制品，如圓形、六角形、正方形的型材，異型材，以及各種斷面尺寸的稍粗一點的管材。,型材拉拔生產(chǎn)特點,拉拔方法具有以下特點： （）拉拔方法可以生產(chǎn)長度極大、直徑極小的產(chǎn)品，并且可以保證沿整個長度上橫斷面完全一致； （）拉拔制品形狀和尺寸精確，表面質(zhì)量好。尺寸精度為正負百分之幾毫米，表面粗糙度的表面特性達到極光表面的鏡面，即： . 。 （）拉拔制品的機械強度高； （）拉拔方法的缺點是每道加工率較小，拉拔道次較多，能量消耗較大。,型材拉拔生產(chǎn)方法,鋁合金

8、型棒材擠壓生產(chǎn),鋁及鋁合金型材品種繁多，斷面形狀極為復雜，用軋制工藝生產(chǎn)是困難的，甚至是不可能的。因此，在當今工業(yè)生產(chǎn)中絕大多數(shù)采用擠壓方法。 用量最大、生產(chǎn)廠家最多的鋁合金建筑型材，業(yè)已形成完整系列。包括：基材；陽極氧化、著色型材；電泳涂漆型材；粉末噴涂型材；粉末噴涂型材；氧碳漆噴涂型材；隔熱型材等。,鋁合金型棒材擠壓生產(chǎn)-原理與生產(chǎn)工藝,鋁及鋁合金型材加工主要分為三個部分： 熔鑄、擠壓、表面處理 熔鑄 將外來鋁錠在熔煉爐中熔煉成鋁水，同時加入鎂硅等合金進行精煉，經(jīng)成分化驗合格后送到靜置爐。在輸送過程中加鋁鈦硼合金絲融入鋁水中，起到晶粒細化作用。在靜置爐靜置后方能進行澆鑄。 鑄錠是將合格的鋁

9、合金熔液澆鑄成圓柱形坯料。采用分流盤、結(jié)晶器、水冷設備等鑄造成圓坯，檢查合格后按工藝要求的尺寸進行截斷。 隨后將鋁合金圓坯放入均化爐中均質(zhì)化處理，低溫加熱保溫一定時間，使晶粒得到細化。,鋁合金型棒材擠壓生產(chǎn)-原理與生產(chǎn)工藝,鋁及鋁合金型材加工主要分為三個部分： 熔鑄、擠壓、表面處理 擠壓 將加熱后的鋁合金圓坯由送料機送入擠壓機，鋁合金通過模具被擠壓成型材。鋁合金型材由牽引機牽引，進行風冷或水冷卻。 擠壓一定長度之后進行截斷、拉伸矯直，再按用戶要求鋸切成所需的長度。 將鋁合金型材送入時效爐進行時效處理，使鎂硅相析出強度增加。,鋁合金型棒材擠壓生產(chǎn)-原理與生產(chǎn)工藝,鋁及鋁合金型材加工主要分為三個部

10、分： 熔鑄、擠壓、表面處理 表面處理 陽極氧化處理，是在鋁合金型材表面形成一層三氧化二鋁外層，增強表面美觀性和抗腐蝕能力；電泳涂漆處理，是陽極氧化處理過程中轉(zhuǎn)為電泳涂漆，使其表面光亮；粉末噴涂處理，是將鋁合金型材先進行表面鉻化處理，然后進行粉末噴涂，從而增強抗腐蝕能力，表面色彩多樣；氟碳漆噴涂處理，也是將鋁合金型材先進行表面鉻化處理，然后進行氟碳漆噴涂，經(jīng)此使抗腐蝕能力增強，抗老化能力、抗紫外線能力增強，色彩豐富，表面更美觀。,鋁合金型棒材擠壓生產(chǎn)-原理與生產(chǎn)工藝,鋁合金型棒材擠壓生產(chǎn)-原理與生產(chǎn)工藝,擠壓的基本方法 金屬擠壓的方法有多種：按金屬流動方向分為正向擠壓、反向擠壓和橫向擠壓；按金屬的溫度分為熱擠壓和冷擠壓；按坯料的性質(zhì)分為錠擠壓或坯擠壓、粉末擠壓和液態(tài)金屬擠壓等。 生產(chǎn)上常用的分類方法是按金屬流動方向來分的。,原理與生產(chǎn)工藝-正向與反向擠壓法,鋁合金型棒材擠壓生產(chǎn)-生產(chǎn)設備與擠壓工具,擠壓機類型： 臥式