一种金属材料生产用的挤压机

技术领域

本发明涉及挤压机，特别涉及生产金属材料用的挤压机。

背景技术

挤压机按加压方式可以分为传统液压挤压机和静液挤压机，按传动方式分为机械传动挤 压机和液压传动挤压机；其中机械传动挤压机又分为往复式曲柄连杆挤压机和连续式挤压机 (含CONFORM、连铸-连挤、轧制-连挤三种连续式挤压机)；液压传动挤压机又包含泵- 蓄势器传动、泵直接传动、增压器传动三种液压传动挤压机。这些挤压机的共同机械特点是 ：通过将挤压机机架安装固定在设备基础上，在机械或液压力的作用下，以挤压机的内部机 械结构组件的应力作为挤压力的传导者或最终承受者而达到挤压机整体受力的平衡状态，从 而迫使挤压坯料变形为所需形状。这些受力组件可以是挤压机机架(含挤压机横梁和张力柱 等)；也包括挤压筒、模具等组件都在承受由于坯料或挤压轴传导过来的应力。也就是说， 保证挤压机能正常工作的整个挤压机机构(不含设备基础)的挤压受力作用机理，与该机构 所受的重力基本无关。也就是说该挤压机在不受重力作用的情况也能正常生产，整个挤压机 机构自身的重力不是挤压过程正常进行的必要条件。

目前，挤压机的挤压力完全可以达到200MN～250MN，并且有设计350MN～600MN挤压机的 设想。因为只有大型挤压机才能生产更大宽度、更大截面的轻金属有筋壁板(当然也寄希望 于其他新技术的问世)，这是人类航天航空、宇宙空间站、造船、铁路车辆、大型客车、磁 悬浮列车、城市轻轨车辆等技术的发展，对轻体工程材料提出的必然要求，是人类追求用低 能耗寻求更高速度的明智选择。

但是一味增加现有类型挤压机的体积并不一定能成功的使挤压机生产出更大截面的挤压 产品，因为传统挤压机的挤压力达到200MN以上后，其所要求的液压机必须有极高的性能， 其所需要的机架必须要有极高的负荷能力，这样的机架，其立柱、前梁、后梁负荷均已经接 近制造难度的极限。

发明内容

本发明的目的是提出一种与现有挤压机的机械结构原理和挤压受力原理不同的的挤压机 ，使用本发明制造的挤压机可以生产现有挤压机能生产的金属材料；也可以生产现有挤压机 不能生产的金属材料，即有效突破现有挤压机所能生产的挤压产品极限规格和极限挤压力， 从而生产更宽截面规格的挤压产品。在本说明书中出现的挤压机构，为了表述说明方便，除 非标明材料性质，都使用钢铁材料(挤压坯料可以是各种金属材料)，但也可以是其它有可替 代性的材料。本说明中涉及的挤压加工、挤压设备的术语以《金属挤压机》(冶金工业出版 社)为准。

本发明所涉及的挤压机仍然象现有挤压机一样，具有挤压筒、挤压轴、模具、模座等基 本要素。

但与现有挤压机不同的是，本发明所涉及的挤压机，其挤压力的来源与重力有莫大的关 系，可以说是一种以挤压机构自身重力作为进行正常挤压的力的来源。这种挤压机的机架结 构如附图1、图2所示。从图中我们可以看到重物G的重力g是挤压力的来源(g等于重物的质 量乘以当地的重力加速度)，重力g的作用方向就是挤压力的方向。可升降的支撑柱4支撑在 刚性支撑面5上方，是为了保持机架的整体平衡稳定并调节挤压轴3上下运动，其具体安装位 置取决于此要求。在挤压时适当调节该支撑柱的高度，重物G的全部重力g即可压动上压块1 ，并带动挤压轴3向下运动，从而建立起稳定的挤压过程。

为了表述方便，重物G的下部与挤压轴直接接触的矩形部分，称之为上压块1，上压块1 是重物G的一部分。支撑挤压模具的机构，本发明中称之为下压块2，为表述方便，且认为下 压块2固定在刚体上位置不动，这个刚体可以假设是地球或其它质量巨大的地球性质的物体 。这样至上而下就形成了上压块1→挤压轴3→挤压筒和模具6→挤压坯料和挤压产品7→下压 块2的位置关系和受力关系，其中与重力g相平衡的是下压块对模具和挤压筒的承接力和支撑 柱4的支撑力。

综上所述，重物G的重力g是重力型挤压机挤压过程正常进行的主要条件或必要条件。

这种重力压下型挤压机的突出优点是不再需要传统立式挤压机庞大的机架(含张力柱和 横梁)，且因为庞大的挤压力是重物G提供的，将重物升起和落下的液压机不需要做得象传 统挤压机那样庞大。因为多个液压机将重物升起和落下，显然比一、两个液压缸直接施加挤 压力来得轻松。一个10×10×10m的立方体，完全是钢铁材料，那么它的质量将是7800吨； 一个12×12×12m的立方体，完全是钢铁材料，那么它的质量将是13478吨；一个20×20× 20m立方体，完全是钢铁材料，那么质量将是62400吨，将它作为本发明所涉及的挤压机的核 心部件重物G，其挤压力最大为620MN，需要7～8个100MN液压机来控制升降。

当然如果改变挤压筒、挤压轴、模具的相互位置关系，那么本发明所涉及的挤压机显然 能进行正向挤压、反向挤压、静液挤压等挤压过程；如果将坯料直接放置在上、下压块之间 ，如附图5、图6所示，那么本发明所涉及的挤压机将变成利用重力进行锻压的锻压机，但却 不是老式的自由落锤锻压机，因为在这里它是被液压机构控制着上、下运动的。但它又不同 与目前普遍存在的液压机直接推动锻锤进行锻造的锻压机，因为本机是直接利用重力g进行 金属材料锻压的。

其实也可以将本发明所涉及的挤压机由立式变为卧式，如附图3、图4、图7所示。在这 里需要将整个挤压机的卧式机架前端与压力转向装置合为一体，这样的挤压机其卧式机架仍 然要承受挤压时的机械应力，这样制造的挤压机仍然是本发明涉及的挤压机，仍然是可行的 ，但不如立式的简单。

不论是立式还是卧式挤压机，在本发明中，挤压筒、挤压轴、模具、坯料将构成封闭的 空间才能进行挤压，特别是卧式挤压机还须压力转向装置8、压媒11和向下传递重力的轴12 构成封闭的空间才能进行挤压。

附图说明

本发明的附图均在说明书附图文件中，且都是示意图，图中中剖面图都是沿挤压轴方向 的剖面图且剖面与水平面垂直，重力g的方向与立式挤压机的挤压轴轴线一致，重力g的方向 与卧式挤压机的挤压轴轴线相垂直。附图中的标号和物体名称都是统一的。图1是重力压下 型挤压机正视图，图2是重力压下型挤压机侧视图，图3是重力压下型卧式挤压机正视图，图 4是重力压下型卧式挤压机挤压区域局部放大图，图5是重力压下型锻压机正视图，图6是重 力压下型锻压机侧视图，图7是重力压下型卧式挤压机模具区域放大图，图8是重力压下型挤 压机重物G的液体浮力提升装置。(在说明书附图中，符号4代表液压支撑柱，5代表刚性支撑 面，9代表卧式挤压机机架，10代表模具支撑，13代表重物G的提升杆，14代表位置固定的液 体容器，15代表提供浮力的液体，16代表承受浮力的类船型容器，21代表上锤头，22代表下 锤头，23代表锻件)。

具体实施方式

在此仅以立式挤压机的情况描述具体实施方式，卧式挤压机的情况类似。

作为第一种实施方式，首先根据挤压原理确定要生产金属材料的最大挤压力，然后根据 这个最大挤压力确定重物G的质量和最佳形状以尽量使该型挤压机的尺寸最小化，当然重物 G的重力至少要大于最大挤压力。然后将最大挤压力分散到由若干液压机所支撑的若干支撑 柱上，在上、下压块之间，根据所要生产的型材情况，安装好挤压筒、挤压轴、模具，即可 进行挤压。

在第一种实施方式的基础上，增加压力转向装置8和卧式挤压机机架9，然后在卧式挤压 机架中安装好挤压筒、挤压轴、模具，即可进行挤压，这也是一种实施方式。

能将重物G提升和落下的不止是利用液压机一种方式。事实上也可以通过液体的注入和 放出，利用液体对类船型容器的浮力的变化将重物G提升和落下，如图8所示。事实证明，这 样的重物其质量可能达到数十万吨，因为航运业中，三十万吨油轮已经屡见不鲜。显然，这 样的挤压机是本发明的一个附加发明。

在以上实施方式中，如果把上压块、下压块磁化成相反磁极，其间的磁力将取代部分重 力。这种磁力与重力混和作用的方式是本发明的附加发明，显然，对磁性不敏感的有金属 ，用本发明涉及的挤压机挤压是可行的。不论何种金属，只要这种金属在这样方式制造的挤 压机中挤压时，能顺利通过这种电磁力作用区域，就是本发明的又一种实施方式。

如果将坯料直接放置在上、下压块之间，如附图5、图6所示，那么本发明所涉及的挤压 机将变成利用重力进行锻压的金属锻压机，这是本发明的另一个附加发明。