用于大截面鋁擠壓制品雙鋸分離技術(shù)的研究

李正利，張 君，付永濤，胡陽(yáng)虎，黃 勝，周少凡，李 麗

(金屬擠壓/鍛造裝備技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)重型機(jī)械研究院股份公司，陜西 西安 710032)

?

用于大截面鋁擠壓制品雙鋸分離技術(shù)的研究

李正利，張 君，付永濤，胡陽(yáng)虎，黃 勝，周少凡，李 麗

(金屬擠壓/鍛造裝備技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)重型機(jī)械研究院股份公司，陜西 西安 710032)

分析了用于大截面鋁擠壓制品雙鋸分離的必要性。研究開發(fā)了雙鋸分離裝置的結(jié)構(gòu)組成及鋸切工藝；闡述了雙鋸分離裝置的技術(shù)特點(diǎn)。并在125 MN、90 MN鋁擠壓機(jī)后部精整設(shè)備上對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行了驗(yàn)證，為超大型鋁擠壓機(jī)生產(chǎn)線的在線切割提供了參考依據(jù)。

雙鋸分離； 鋸切工藝； 鋁擠壓制品

0 前言

近年來，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和高新技術(shù)的穩(wěn)定、持續(xù)、快速發(fā)展，促使我國(guó)鋁冶煉和鋁型材加工業(yè)發(fā)展十分迅速[1-2]。

在“十二五”期間，我國(guó)因鐵路基本建設(shè)及城市軌道交通建設(shè)等，使得工業(yè)鋁材仍保持著旺盛的需求。國(guó)內(nèi)已經(jīng)安裝投產(chǎn)了150 MN、160 MN等超大型鋁合金臥式擠壓機(jī)，200 MN難變形金屬擠壓機(jī)也被列為了國(guó)家科技重大專項(xiàng)。150 MN擠壓機(jī)生產(chǎn)的制品規(guī)格最大高度700 mm，160 MN擠壓機(jī)制品規(guī)格最大高度750 mm，由中國(guó)重型院股份公司承擔(dān)200 MN難變形金屬擠壓機(jī)重大專項(xiàng)，設(shè)計(jì)出的250 MN擠壓機(jī)的制品最大高度更是達(dá)到了1 000 mm。而目前國(guó)內(nèi)鋁合金鋸切用圓盤鋸片的最大直徑只能到φ2 100 mm左右，典型的單鋸片分離裝置因受到鋸片直徑、鋸片使用壽命、能耗高等的限制已經(jīng)滿足不了超大型擠壓機(jī)生產(chǎn)線在線鋸切分離的需要。

針對(duì)超大型擠壓機(jī)生產(chǎn)的制品規(guī)格，研發(fā)了可滿足其制品鋸切分離用的雙鋸分離裝置。

1 雙鋸分離裝置的結(jié)構(gòu)及鋸切分離工藝

1.1 組成部件及其結(jié)構(gòu)

雙鋸分離裝置(圖1)主要由鋸床框架、壓料系統(tǒng)、料進(jìn)給系統(tǒng)、下鋸裝置、上鋸裝置、冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)、鋸切進(jìn)給系統(tǒng)和鋁屑收集系統(tǒng)組成。

圖1 雙鋸分離裝置結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Double-saw structure drawing

1.2 雙鋸分離裝置鋸切分離工藝

在鋸前輥道、鋸床輥道、鋸后輥道及定尺裝置的配合下，鋁制品被輸送上雙鋸分離裝置待切割。壓料器在油缸的驅(qū)動(dòng)下從鋸片兩側(cè)將制品壓在鋸床臺(tái)面上固定。根據(jù)鋁制品的高度判斷單/雙鋸片工作制度，如若單鋸片就可滿足切割，則下鋸片在液壓缸的驅(qū)動(dòng)下根據(jù)設(shè)定的鋸切速度進(jìn)給鋸切；如若需要雙鋸片同時(shí)進(jìn)給才能滿足切割時(shí)，則雙鋸插銷插入，將下鋸片裝置與上鋸片裝置連接后，雙鋸裝置在液壓缸驅(qū)動(dòng)下根據(jù)設(shè)定的鋸切速度進(jìn)給鋸切，鋸切的同時(shí)鋸片冷卻潤(rùn)滑裝置自動(dòng)啟動(dòng)，鋁屑收集系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)。鋸切以傳感器發(fā)訊結(jié)束，下鋸片裝置或雙鋸片裝置后退回初始位，壓料器上升。

2 雙鋸分離裝置的技術(shù)特點(diǎn)

(1)由于采用上鋸裝置和下鋸裝置分體設(shè)計(jì)，為了保證制品斷面鋸切精度，上鋸裝置和下鋸裝置布置在了同一直線導(dǎo)軌上。這就造成了上鋸裝置鋸軸高度較大，運(yùn)行過程中容易跳動(dòng)。為此，在鋸床框架上專門設(shè)置了上鋸導(dǎo)向裝置。此導(dǎo)向裝置可根據(jù)下鋸運(yùn)行軌跡調(diào)整，在控制上鋸裝置進(jìn)給精度的同時(shí)消除其跳動(dòng)。將制品斷面的平面度誤差控制在了0.2 mm內(nèi)。

(2)上鋸裝置和下鋸裝置分體后，還存在雙鋸在進(jìn)給過程中不同步的問題。如果下鋸裝置運(yùn)行速度大于上鋸裝置，就會(huì)造成鋸切時(shí)間加長(zhǎng)，影響設(shè)備節(jié)奏；如果下鋸裝置運(yùn)行速度慢于上鋸裝置，又會(huì)造成上鋸裝置的傳動(dòng)負(fù)載過大，甚至兩張鋸片碰撞，發(fā)生事故。因此，在下鋸裝置上設(shè)置了由油缸驅(qū)動(dòng)的插銷，而在上鋸裝置上設(shè)置了插銷孔，上鋸裝置和下鋸裝置之間設(shè)置了緩沖裝置。由液壓缸單獨(dú)驅(qū)動(dòng)下鋸裝置前進(jìn)后退。當(dāng)需要雙鋸?fù)瑫r(shí)動(dòng)作時(shí)，只需在鋸裝置后極限位將插銷裝置插入，就可將上鋸裝置和下鋸裝置可靠連接的同時(shí)進(jìn)給。

3 經(jīng)濟(jì)效益

對(duì)一臺(tái)擠壓機(jī)而言，一般情況下，生產(chǎn)的管材最大高度是型材最大高度的2倍以上。而雙鋸分離裝置鋸片直徑的選擇也是考慮了此因素。在鋸切型材以及一些小直徑的管棒材時(shí)，只需下鋸裝置運(yùn)行；另外，在采用雙鋸片后，雖然數(shù)量增加，但鋸片直徑變小，相對(duì)于大鋸片而言，其剛度增加，使用壽命延長(zhǎng)，從長(zhǎng)期使用來講，降低了使用成本；同時(shí)鋸片厚度減薄，降低了鋸切功率損耗，制品鋸切切縫縮小，成品率提高。比起同類型擠壓機(jī)所配備的單鋸片分離裝置而言，能耗降低了近20%。

以單臺(tái)125 MN鋁擠壓設(shè)備生產(chǎn)線而言，其生產(chǎn)的制品規(guī)格一般為：矩形(最寬×最高)：1100 mm×340 mm；圓形(最大外徑)：φ600 mm。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在一年的周期內(nèi)，其生產(chǎn)型材的時(shí)間約占總時(shí)間的75%，成品鋸工作的效率按50%考慮。以此為據(jù)，就可統(tǒng)計(jì)出雙鋸分離裝置和單鋸片成品鋸的能耗值如下表1所示。

表1 125 MN擠壓生產(chǎn)線單、雙鋸能耗對(duì)比

以125 MN擠壓生產(chǎn)線為例，當(dāng)設(shè)備產(chǎn)量一定時(shí)，鋸片的更換頻率也可確定。使用單鋸片成品鋸時(shí)，鋸片更換頻率約為20天左右；使用雙鋸片成品鋸時(shí)，鋸片的更換頻率約為30天左右，如表2所示。

表2 125 MN擠壓生產(chǎn)線一年內(nèi)更換鋸片產(chǎn)生費(fèi)用對(duì)比

由此可見僅在鋸片費(fèi)用上，雙鋸分離裝置在1年內(nèi)就能節(jié)約一大筆費(fèi)用。

4 應(yīng)用實(shí)例

目前，已經(jīng)在山東某企業(yè)成功投入使用了125 MN和90 MN擠壓機(jī)配套的雙鋸分離裝置。鋸切工作制度為單/雙鋸片選擇和手動(dòng)/半自動(dòng)制度選擇，其技術(shù)參數(shù)見表3。

表3 125 MN、90 MN擠壓機(jī)配套的雙鋸分離裝置的技術(shù)參數(shù)

圖2 正在鋸切的雙鋸分離裝置Fig.2 Double-saw Device in working

5 結(jié)束語(yǔ)

(1)雙鋸分離裝置采用了雙鋸片，突破了因單張鋸片直徑對(duì)鋸切范圍的限制，使可鋸切的制品規(guī)格增大了近2倍。同時(shí)保留了圓盤鋸的高效鋸切速度，可根據(jù)制品規(guī)格的大小同時(shí)多根鋸切，不影響整條生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)奏；

(2)由于可單、雙鋸片切換，在單鋸片鋸切滿足時(shí)降低了設(shè)備能耗；選擇小直徑鋸片后，鋸片使用壽命增加，生產(chǎn)投入成本降低；小直徑鋸片厚度減薄，提高了成材率。

(3)由于雙鋸分離裝置設(shè)計(jì)結(jié)果已在125 MN、90 MN擠壓機(jī)后部精整設(shè)備上得到了驗(yàn)證，可為超大型擠壓機(jī)的在線鋸切分離提供設(shè)計(jì)依據(jù)。

[1] 魏軍，金屬擠壓機(jī) [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[2] 張君，韓炳濤，李正利等，大型無(wú)縫鋁管材固定針擠壓工藝研究 [J].重型機(jī)械.2012(3).

[3] 郭繼富.工業(yè)鋁型材的鋸切及鋸片選用 [J].鋁加工.2004(6).

[4] 張君，楊合，何養(yǎng)民，等. 特大型鋁型材擠壓生產(chǎn)線的后部出料系統(tǒng)[J]. 鍛壓裝備與制造技術(shù)，2004,(2).

[5] 張君，何養(yǎng)民，韓炳濤，等. 100MN油壓雙動(dòng)鋁型材擠壓生產(chǎn)線[J]. 機(jī)械工人，2003(4).

[6] 張君，韓炳濤，于世忠. 125MN油壓雙動(dòng)鋁材擠壓生產(chǎn)線的研制[J]. 有色金屬加工, 2005, 34(2).

[7] 周少凡，張君，李正利, 等. 鋁擠壓機(jī)輔機(jī)生產(chǎn)線新技術(shù)[J]. 重型機(jī)械, 2013(2).

[8] 何平，楊力鋼. 鋁型材定尺鋸的研制[J]. 冶金設(shè)備, 2002(6).

[9] 王平. 淺談鋁型材鋸切、沖壓加工[J]. 科學(xué)與財(cái)富, 2013(4).

[10]王旭.φ1 800鋸切機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算[J]. 機(jī)械工程師, 2007(2).

Research on the double-saw technical for the large sectionaluminum extrusion products

LI Zheng-li, ZHANG Jun, FU Yong-tao, HU Yang-hu, HUANG Sheng, ZHOU Shao-fan, LI Li

(State Key Laboratory of Metal Extrusion and Forging Equipment Technology,China National Heavy Machinery Institute Co., Ltd., Xi’an, 710032, China)

It analysis the necessary for the large section aluminum extrusion products. Not only the structure and the working processes about the double-saw have been developed, but also the technical features of the double-saw have been described. By the experimental working on the 125 MN, 90 MN extrusion press handling system, it provided the reference for the large aluminum extrusion products online cutting.

double-saw cutting, cutting processing, aluminum extrusion products

2014-07-09；

2014-08-06

國(guó)家科技重大專項(xiàng)( 2009ZX04005-031, 2011ZX04016-081)；陜西省重點(diǎn)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)(2013KCT-10)

李正利(1981-)，男，工程師，研究方向：金屬擠壓裝備與工藝。

TG379

A

1001-196X(2015)01-0037-03