本發明涉及一種銅管加工裝置，具體涉及一種大口徑銅管鑄造拉拔裝置。

背景技術：

銅管作為壓力加工的型材，其制造工藝要經過熔煉、鑄造、壓力加工等過程，才能形成產品，目前國內的銅管生產均采用銅錠壓制成型，特別是大口徑銅管的壓力加工，需要噸位很大的擠壓設備，投資大，成本高。

申請號為201510192699.0的中國專利公開了一種大口徑銅管連鑄用內芯棒組件，包括內芯棒、固定板以及冷凝器，固定板套設在熔煉爐底部的銅液澆口上，內芯棒由芯軸套設在連接法蘭的通孔中組成，并由連接法蘭固定在固定板與冷凝器之間，芯軸上端依次穿過連接法蘭與固定板中心的通孔與熔煉爐底部的銅液澆口連接，下端伸入冷凝器與冷凝器內壁之間形成管狀空腔，在芯軸上設有與銅液澆口連通的內澆道，并在內澆道側壁上設置垂直于內澆道的內澆口，內澆口開口于管狀空腔的上方，冷凝器下方設有拉引冷凝器管狀空腔內銅管的拉引裝置。

在上述裝置中，銅液通過銅液澆口進入內芯棒上的內澆道，并由內澆道一側的內澆口流出，流入冷凝器的管狀空腔中，通過冷凝器的冷凝水的冷凝作用，使得銅液不斷地結晶凝固形成管型坯，再通過所述的拉引裝置連續拉出所需長度的銅管。但由于銅液從內澆口流出后直接吸附在冷凝器的內腔壁上，且銅液的流動性差，因此銅液進入冷凝器后，銅液中部的壓力較小，使得內芯棒不具有決定銅管內徑的作用，因此在銅液結晶過程中，銅管的內徑由銅液的流量決定，一旦銅液流量產生變化，則銅管的壁厚將具有較大波動。另外，當所需銅管的直徑過大時，則內芯棒下端周向上設置的內澆口的數量也將增多，而每個內澆口的流量都將影響銅管的質量，使得影響銅管質量的因素增多，從而不可控性增大，因此該裝置不適合用于加工過大口徑的銅管。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種大口徑銅管鑄造拉拔裝置，以解決銅液流量產生變化時，銅管壁厚波動較大的技術問題。

為達到上述目的，本發明的基礎方案如下：

大口徑銅管鑄造拉拔裝置包括機架、從上至下依次設置在機架上的熔煉爐、內芯棒、冷凝器和牽引機構，熔煉爐底部中心設有銅液澆口，熔煉爐內設有與銅液澆口配合的堵塞，內芯棒與熔煉爐底部固定，內芯棒的下端設有芯軸，芯軸中心設有內澆道，芯軸的周向均勻的設有多個與內澆道連通的內澆口，冷凝器內設有管狀空腔，管狀空腔外設有水道，芯軸伸入管狀空腔內，牽引機構上設有可夾緊銅管的夾具；其特征在于，還包括定型芯棒、豎直滑動連接在機架上的模具和驅動模具上下滑動的驅動油缸，模具設于牽引機構和冷凝器之間，模具的中心設有模口，模具上設有位于模口外周的冷卻水道；定型芯棒連接在芯軸上，且定型芯棒與模口相對；模具與冷凝器之間形成負壓腔，并設有負壓機與負壓腔連通。

本方案大口徑銅管鑄造拉拔裝置的原理在于：

提升熔煉爐內的活塞，銅液將從銅液澆口流入開設在芯軸中心的內澆道內，并由內澆道一側的內澆口流出，流入冷凝器的管狀空腔中，通過冷凝器的冷凝水的冷凝作用，使得銅液不斷地結晶凝固形成管型坯。管型坯經過冷凝器后，仍具有一定溫度，若將管型坯的溫度控制在600攝氏度以上，管型坯仍然具有較強的塑性變形能力；當管型坯達到一定長度后，將定型芯棒壓入管型坯，并使定型芯棒與芯軸連接，從而通過定型芯棒對芯軸進行支撐。通過驅動油缸推動模具向上運動，將管型坯壓入模口，則負壓腔內形成密閉空間。

啟動負壓機，則負壓腔內的壓力降低，位于負壓腔段的管型坯將向外膨脹，從而使管型坯的壁厚變薄。模具內的冷卻水道內將通入低溫冷卻水，因此管型坯被壓入模口后會被模具進一步進行降溫；從而使其塑性較低，耐壓能力增強。通過牽引機構上的夾具夾緊模口內的管型坯，則移動牽引機構可拉拔出所需管材。

在本方案中，由于管狀空腔的直徑較小，為了使管型坯擴張后能滿足所需管材的厚度要求，則管狀空腔內形成的管型坯的厚度需大于所需該材厚度的2～3倍。當管型坯進入負壓腔后，將在負壓的作用下膨脹，從而對管型坯進行一次擴張，此時管型坯的外徑將增大，厚度將降低，以為下一步拉拔加工做準備。在拉拔管型坯時，管型坯受力延展，其厚度進一步降低，最終產出所需直徑的銅管。

本方案產生的有益效果是：

（一）本裝置中，冷凝器內的管狀空腔的直徑小于所需管材的直徑，從而可減少內澆口數量，減少影響管型坯尺寸的因素。

（二）本方案中，管型坯經過了膨脹和拉拔兩個變形步驟，從而使得將較厚的管型坯加工為更薄的管材更加容易；另外，由于對管材進行拉拔時，由于管材自身的延展收縮，管材的直徑將由大變小，而本方案通過膨脹使得管材可由直徑較小的管型坯拉拔出直徑更大的管材。

（三）本方案通過定型模型和模具配合，使得所拉拔出的管材的直徑得以保證。

優選方案一：作為對基礎方案的進一步優化，所述定型芯棒與芯軸轉動連接，定型芯棒內設有第一永磁體，定型芯棒外周均勻設置有電磁線圈。在優選方案一中，電磁線圈將驅動定型芯棒轉動，定型芯棒轉動時，將對管材具有打磨作用，從而可增強管材的光滑度；另外，由于定型芯棒僅有一端與芯軸連接，而在定型芯棒轉動時將具有較大的轉動慣量，以此可以增強定型芯棒的對中性，使管材的壁厚更均勻。

優選方案二：作為對優選方案一的進一步優化，還設有壓力控制閥與負壓腔連接，通過壓力控制閥可以改變負壓腔內的壓力，而負壓腔內的壓力大小將對管型坯的膨脹程度具有影響，對于不同的直徑和壁厚將需要管型坯具有不同的膨脹程度。

優選方案三：作為對優選方案二的進一步優化，所述冷凝器上設有溫度調劑器，溫度調節器包括溫度傳感器、控制器和變量泵，溫度傳感器設于管狀空腔內，變量泵與水道連通，溫度傳感器和變量泵均與控制器電連接。管型坯的膨脹程度還與管型坯的溫度有關，因此需要精確控制管型坯的溫度，本優選方案通過溫度傳感器的對溫度進行監測，并通過變量泵改變冷卻水的流量，從而控制管型坯的溫度。

優選方案四：作為對優選方案三的進一步優化，所述機架包括基座和轉盤，轉盤轉動連接在基座上，并設有驅動電機驅動轉盤轉動，所述熔煉爐、冷凝器和模具安裝在轉盤上，所述牽引機構安裝在基座上，所述夾具與牽引機構轉動連接。在優選方案四中，熔煉爐、冷凝器和模具將隨轉盤一同轉動，從而使得管型坯受到離心力，可使銅液從內澆口流出后更均勻的分布在管狀空腔的側壁上；同時，管型坯受到離心力有助于管型坯膨脹。

附圖說明

圖1是本發明大口徑銅管鑄造拉拔裝置實施例的結構示意圖。

具體實施方式

下面通過具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明：

說明書附圖中的附圖標記包括：熔煉爐10、堵塞11、內芯棒20、內澆道21、芯軸22、冷凝器30、水道31、管狀空腔32、模具40、壓力控制閥41、電磁線圈42、負壓腔43、冷卻水道44、負壓機45、定型芯棒50、第一永磁體51、牽引機構60、夾具61。

實施例基本如圖1所示：

本實施例的大口徑銅管鑄造拉拔裝置包括機架、熔煉爐10、內芯棒20、冷凝器30、定型芯棒50、模具40和牽引機構60；機架包括基座和轉動連接在基座上端的轉盤，轉盤通過驅動電機驅動其轉動，熔煉爐10、內芯棒20、冷凝器30和模具40從上至下依次安裝在轉盤上，牽引機構60滑動連接在基座上，且牽引機構60上設有夾具61。熔煉爐10底部中心設有銅液澆口，熔煉爐10內設有與銅液澆口配合的堵塞11，堵塞11上移可打開銅液澆口。內芯棒20與熔煉爐10底部固定，內芯棒20的下端設有芯軸22，芯軸22中心設有內澆道21，芯軸22的周向均勻的設有五個與內澆道21連通的內澆口。冷凝器30內設有管狀空腔32，管狀空腔32外設有水道31，芯軸22伸入管狀空腔32內。冷凝器30上設有溫度調劑器，溫度調節器包括溫度傳感器、控制器和變量泵，溫度傳感器設于管狀空腔32內，變量泵與水道31連通，溫度傳感器和變量泵均與控制器電連接。

模具40豎直滑動連接在轉盤上，并設有驅動油缸驅動模具40上下滑動，模具40的中心設有模口，模具40上設有位于模口外周的冷卻水道4431。定型芯棒50轉動連接在芯軸22上，且定型芯棒50與模口相對；芯軸22上設有供定型芯棒50連接的連接孔，連接孔內設有環形卡槽，而定型芯棒50外周設有可壓縮的卡齒，卡齒與卡槽配合即將定型芯棒50懸掛與芯軸22上。定型芯棒50內從第一永磁體51，定型芯棒50外周均勻設置有電磁線圈42，電磁線圈42通電后可驅動定型芯棒50轉動。模具40與冷凝器30之間形成負壓腔43，并設有負壓機45和壓力控制閥41與負壓腔43連接。

提升熔煉爐10內的活塞，使轉盤轉動，銅液將從銅液澆口流入開設在芯軸22中心的內澆道21內，并由內澆道21一側的內澆口流出，流入冷凝器30的管狀空腔32中。冷凝器30使得銅液不斷地結晶凝固形成管型坯，將管芯坯的溫度控制在600攝氏度，管型坯此時仍然具有較強的塑性變形能力；當管型坯達到一定長度后，將定型芯棒50壓入管型坯，并使定型芯棒50與芯軸22連接。通過驅動油缸推動模具40向上運動，將管型坯壓入模口，使負壓腔43內形成密閉空間。

啟動負壓機45，則負壓腔43內的壓力降低，位于負壓腔43段的管型坯將向外膨脹，從而使管型坯的壁厚變薄；然后電磁線圈42通電，使定型芯棒50轉動，以保證管材的光滑度。模具40內的冷卻水道4431內通入低溫冷卻水，管型坯被壓入模口后會被模具40進一步進行降溫；以降低其塑性，增強其耐壓能力，以便夾具61能夠將其夾緊，則移動牽引機構60可拉拔出所需管材。

以上所述的僅是本發明的實施例，方案中公知的具體結構及特性等常識在此未作過多描述。應當指出，對于本領域的技術人員來說，在不脫離本發明結構的前提下，還可以作出若干變形和改進，這些也應該視為本發明的保護范圍，這些都不會影響本發明實施的效果和專利的實用性。本申請要求的保護范圍應當以其權利要求的內容為準，說明書中的具體實施方式等記載可以用于解釋權利要求的內容。