專利名稱：一種制造內齒螺紋鋁管的裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及管材制備方法，具體涉及一種制造內齒螺紋鋁管的裝置及其方法。
背景技術：
隨著空調制冷技術的進步和發展，“以鋁代銅”和在管子內增加內齒螺紋以提高換熱性能等技術作為行業內優先發展的產業方向已經得到了極大的發展。眾所周知，目前鋁價不足銅價的30%，同時鋁質量僅為銅的30%，在提倡節能減排的今天，鋁代銅凸現出極強的經濟價值。由于銅鋁金屬間存在電位差，長時間使用后電化學腐蝕使銅管和鋁翅片間熱阻加大，熱交換效率下降，造成能效比降低。而全鋁結構管路系統則避免了這一固有缺陷，同時還減少了不同種類金屬之間的焊接，有利于改善制冷系統長期使用的可靠性。與普通鋁管相比，由于內螺紋管能有效的提高管內表面積2 3倍，加之形成的湍流作用，使熱傳導效率提高1. 3 1. 5倍。據了解，目前銅管行業內的高效節能內螺紋銅管一般直徑在9. 52mm以下、底壁厚在O. 25mm以下、齒頂角介于20° 40°。新一代的瘦高齒內螺紋銅管直徑一般在7mm以下、齒高為O. 20 O. 24mm、齒頂角介于10° 20°之間，這種產品較普通內螺紋銅管節材5%以上，銅管內表熱交換面積增加14. 4%以上。目前在傳統的制管工藝中，內螺紋成型的最基本方法是通過拉伸減輕使壁厚增加的同時，在沿著置于管內芯棒上的螺紋方向產生內螺紋。其方法之一是拉伸成型法，這種方法必需有極大的拉伸力，由于拉伸力和螺紋成型力的增加，產生發熱和斷管現象，此外，也導致裂紋的產生，因此，該工藝在生產厚壁管時，不適合于加工深內螺紋。方法之二是冷軋成型法其特點是因管材與軋輥部分接觸，使拉伸負荷下降，加工過程產生的熱量較少，可以形成較深的內螺紋，可以生產厚壁管；但是其缺點是管子送料速度較低，調整軋輥需要較長的時間和先進的技術，由于軋輥的支承軸決定模具的剛度，因此成品管的精度不好。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種制造內齒螺紋鋁管的裝置及其方法，通過采用帶旋轉的內齒芯頭的鋁擠壓模具、為內齒芯頭提供相應旋轉動力的輔助工裝和驅動電機、以及為驅動電機提供控制信號的鋁管測速裝置，可以生產加工更多的鋁合金牌號、更大范圍的產品規格尺寸、更復雜的內齒高度和形狀、更精密的內齒螺旋角度。為達到上述目的，本發明的技術方案如下一種制造內齒螺紋鋁管的裝置，包括對鋁材施加作用力的擠壓裝置，以及與擠壓裝置相配合的模具，模具與擠壓裝置形成一相互貫通的鋁材通道，鋁材通過鋁材通道后形成鋁管，
所述鋁材通道內設置一固定于模具內的內齒芯頭，內齒芯頭將擠出的鋁管內壁形成相應內齒螺紋。優選的，所述模具包括上模和下模，鋁材通道與上模和下模形成的縫隙孔連通，內齒芯頭設置于縫隙孔與外界連通處，旋轉芯軸貫穿上模和下模，內齒芯頭固定連接旋轉芯軸上，旋轉芯軸一端還連接提供旋轉動力的傳動桿。優選的，所述旋轉芯軸的端部設置有錐形齒輪，錐形齒輪與連接驅動電機的傳動桿傳動連接。優選的，所述驅動電機連接有伺服控制器，在加工完成的鋁管側還設置有一測速器，伺服控制器與測速器相互連通，測速器測定鋁管的擠壓速度，根據擠壓速度，通過伺服控制器實時調節驅動電機的轉動，使得驅動電機輸送給傳動桿的轉速與測定的擠壓速度一致。優選的，所述擠壓裝置包括中空的盛錠筒以及擠壓桿，所述擠壓桿在盛錠筒內自由移動，并對放置盛錠筒內的鋁材持續施加作用力。一種制造內齒螺紋鋁管的方法，包括以下步驟I)經過加熱至460 510°C的鋁材放置于帶保溫功能的盛錠筒內；2)擠壓桿對鋁材持續施加作用力，使得鋁材進入鋁材通道和模具，并從模具的縫隙孔中擠出，其中擠壓桿的擠壓力彡600MPa ；3)在步驟2)的擠出過程中，測速器實時測定擠出鋁管的擠出速度，將鋁管的擠出速度控制在20 80m/min，模具內帶有內齒螺紋形狀的內齒芯頭在驅動電機和傳動桿的作用下，按照所測得的擠出速度作相應的同步旋轉，使得擠出的鋁管內壁形成相應度數的內齒螺紋。優選的，將加工完成的鋁管由盤卷裝置收取，供后續使用。通過上述技術方案，本發明的有益效果是本發明的優點之一是采用本發明的方法生產內齒螺紋鋁管時，由于其內齒形狀尺寸由內齒芯頭及其相應的擠壓和旋轉速度所精確控制，所以它與現有的采用冷拉冷軋工藝生產的內齒螺紋鋁管相比，具有內齒形狀和尺寸精確可控的特點，同時還能夠生產采用冷拉冷軋工藝無法加工的特殊齒高和齒形的內齒螺紋鋁管。本發明的優點之二是在生產成本方面，由于冷拉冷軋工藝中使用的鋁管(光管)大多也是采用熱擠壓工藝進行生產，然后再進行多道冷拉冷軋加工，況且每2 3道冷拉就必須進行一次中間退火熱處理。而本發明則可以通過熱擠壓工藝一步到位生產出內齒螺紋鋁管，對較高尺寸精度者也最多只要進行I 2到冷拉精整處理，從而省去了傳統的中間退火熱處理，所以在生產成本上也就低于傳統的多道冷拉冷軋加工工藝，具有良好的經濟和社會效益。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明的結構示意圖。圖2為本發明的傳動桿與裝置的連接結構示意圖。圖3為本發明的模具的放大圖。
具體實施例方式為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。參照圖1和圖2，一種制造內齒螺紋鋁管的裝置，包括對鋁材6施加作用力的擠壓裝置1，以及與擠壓裝置I相配合的模具2，模具2與擠壓裝置I形成一相互貫通的鋁材通道3，鋁材通過鋁材通道3后形成鋁管5，所述鋁材通道3內設置一固定于模具2內的內齒芯頭4，內齒芯頭4將擠出的鋁管5內壁形成相應內齒螺紋。擠壓裝置I包括中空的盛錠筒7以及擠壓桿8，所述擠壓桿8在盛錠筒7內自由移動，并對放置盛錠筒7內的鋁材6持續施加作用力。裝置還包括外接傳動裝置，傳動裝置包括驅動電機9，驅動電機9連接有伺服控制器10，在加工完成的鋁管5側還設置有一測速器11，伺服控制器10與測速器11相互連通，測速器11測定鋁管5的擠壓速度，根據擠壓速度，通過伺服控制器10實時調節驅動電機9的轉動，使得驅動電機9輸送給傳動桿12的轉速與測定的擠壓速度一致。參照圖3，模具2包括上模2a和下模2b，所述上模2a和下模2b固定于模套13上，在模套13 —側還設置有模墊14，鋁材通道3與上模2a和下模2b形成的縫隙孔2c連通，內齒芯頭15設置于縫隙孔2c與外界連通處，旋轉芯軸16貫穿上模2a和下模2b，內齒芯頭15固定連接旋轉芯軸16上，旋轉芯軸16 —端還連接提供旋轉動力的傳動桿12。旋轉芯軸16的端部設置有錐形齒輪17，錐形齒輪17與連接驅動電機9的傳動桿12傳動連接，傳動桿12貫穿模具2，并與模具2的連接處設置有軸承18。在所述旋轉芯軸與上模的連接處同樣設置有軸承18。模具2整體固定安裝于擠壓機前橫梁模座19上。上述各個部件均使用熱作模具鋼材料加工制作。本發明的實現過程是經過加熱460 510°C的合金鋁棒被置于帶保溫功能的盛錠筒內，由擠壓桿提供朝向模具的推力，使得鋁材進入鋁材通道和模具，并從上模和下模組成的縫隙孔中擠出，其中擠壓桿的擠壓力為大于600MPa，擠出速度控制在20 80m/min。在上述的擠出過程中，模具內帶有內齒螺紋形狀的內齒芯頭在驅動電機和傳動桿的作用下，按照所測得的擠壓速度作相應的同步旋轉，使得擠出的鋁管內壁形成相應度數的內齒螺紋。所生產的內齒螺紋鋁管經過必要的冷卻(風冷、霧冷或者水冷)，再由生產線后部的盤卷裝置收取(即可供后續進行多道次的冷拉變徑，也可直接使用之)，也可在達到一定長度后切斷、橫移到出料臺上進行拉伸校直和定尺切割等，如所用的鋁合金牌號是可熱處理強化的話，還可進行規定的人工時效處理。以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求
1.一種制造內齒螺紋鋁管的裝置，其特征在于，包括對鋁材施加作用力的擠壓裝置，以及與擠壓裝置相配合的模具，模具與擠壓裝置形成一相互貫通的鋁材通道，鋁材通過鋁材通道后形成鋁管，所述鋁材通道內設置一固定于模具內的內齒芯頭，內齒芯頭將擠出的鋁管內壁形成相應內齒螺紋。
2.根據權利要求1所述的一種制造內齒螺紋鋁管的裝置，其特征在于所述模具包括上模和下模，鋁材通道與上模和下模形成的縫隙孔連通，內齒芯頭設置于縫隙孔與外界連通處，旋轉芯軸貫穿上模和下模，內齒芯頭固定連接旋轉芯軸上，旋轉芯軸一端還連接提供旋轉動力的傳動桿。
3.根據權利要求2所述的一種制造內齒螺紋鋁管的裝置，其特征在于所述旋轉芯軸的端部設置有錐形齒輪，錐形齒輪與連接驅動電機的傳動桿傳動連接。
4.根據權利要求3所述的一種制造內齒螺紋鋁管的裝置，其特征在于所述驅動電機連接有伺服控制器，在加工完成的鋁管側還設置有一測速器，伺服控制器與測速器相互連通，測速器測定鋁管的擠壓速度，根據擠壓速度，通過伺服控制器實時調節驅動電機的轉動，使得驅動電機輸送給傳動桿的轉速與測定的擠壓速度一致。
5.根據權利要求1所述的一種制造內齒螺紋鋁管的裝置，其特征在于所述擠壓裝置包括中空的盛錠筒以及擠壓桿，所述擠壓桿在盛錠筒內自由移動，并對放置盛錠筒內的鋁材持續施加作用力。
6.一種制造內齒螺紋鋁管的方法，其特征在于，包括以下步驟O經過加熱至460 510°C的鋁材放置于帶保溫功能的盛錠筒內；2)擠壓桿對鋁材持續施加作用力，使得鋁材進入鋁材通道和模具，并從模具的縫隙孔中擠出，其中擠壓桿的擠壓力彡600MPa ；3)在步驟2)的擠出過程中，測速器實時測定擠出鋁管的擠出速度，將鋁管的擠出速度控制在20 80m/min，模具內帶有內齒螺紋形狀的內齒芯頭在驅動電機和傳動桿的作用下，按照所測得的擠出速度作相應的同步旋轉，使得擠出的鋁管內壁形成相應度數的內齒螺紋。
7.根據權利要求6所述的一種制造內齒螺紋鋁管的方法，其特征在于將加工完成的鋁管由盤卷裝置收取，供后續使用。
全文摘要
本發明公開了一種制造內齒螺紋鋁管的裝置及其方法，包括對鋁材施加作用力的擠壓裝置，以及與擠壓裝置相配合的模具，模具與擠壓裝置形成一相互貫通的鋁材通道，鋁材通過鋁材通道后形成鋁管，所述鋁材通道內設置一固定于模具內的內齒芯頭，內齒芯頭將擠出的鋁管內壁形成相應內齒螺紋。通過采用帶旋轉的內齒芯頭的鋁擠壓模具、為內齒芯頭提供相應旋轉動力的輔助工裝和驅動電機、以及為驅動電機提供控制信號的鋁管測速裝置，可以生產加工更多的鋁合金牌號、更大范圍的產品規格尺寸、更復雜的內齒高度和形狀、更精密的內齒螺旋角度。
文檔編號B21C23/08GK103028625SQ20121058100
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月27日 優先權日2012年12月27日
發明者嚴榮慶, 鄒國林, 鄭曉軍, 奚文明 申請人:上海瑞斯樂復合金屬材料有限公司, 上海振興鋁業有限公司, 欣獅鋁業(上海)有限公司