CN110814066A - 一种钛合金线材连续式热拉拔加工*** - Google Patents

一种钛合金线材连续式热拉拔加工*** Download PDF

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李淼泉
柳红豆
罗斌莉
杨晓康
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Abstract

本发明公开了一种钛合金线材连续式热拉拔加工***，包括沿钛合金线材行进方向依次设置的放线轮、至少2套加热拉拔机构和收线轮；相邻的所述加热拉拔机构之间设置有导向机构，所述导向机构用于调节钛合金线材由前一所述加热拉拔机构出口端向后一所述加热拉拔机构进口端的行进方向；每套所述加热拉拔机构均包括沿所述钛合金线材行进方向依次设置的感应加热线圈、模具和圆盘拉拔机，所述感应加热线圈的进口端作为所述加热拉拔机构的线材进口端，所述圆盘拉拔机的出口端作为所述加热拉拔机构的线材出口端；本申请通过在放线轮和收线轮之间设置了至少2套加热拉拔机构，使得钛合金线材可以进行连续加热拉拔，增加单次钛合金线材的拉拔形变量。

Description

一种钛合金线材连续式热拉拔加工***
【技术领域】
本发明属于钛合金材料热拉拔加工设备技术领域，尤其涉及一种钛合金线材连续式热拉拔加工***。
【背景技术】
钛合金材料具有比强度高、加工性能好，能够制造更薄、更细的结构器件，它的散热性能和表面质感也更出色；同时，相比一般金属材料，钛合金的密度低、耐腐蚀性能好等特点，被广泛应用于医疗、化工装备等领域。
钛合金线材(直径小于10mm)产品的加工需要进行热拉拔，由于钛合金属难变形金属，变形抗力大，故钛合金加工一般为热加工。传统的热拉拔方式为一台拉丝机配套一台管式加热炉进行热拉拔生产。但是，这种单台单模次拉拔方式在同等耗能的条件下变形量固定，拉拔效率难以满足大批量生产。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种钛合金线材连续式热拉拔加工***，以解决钛合金线材单台单模次热拉拔变形量固定的问题。
本发明采用以下技术方案：一种钛合金线材连续式热拉拔加工***，包括沿钛合金线材行进方向依次设置的放线轮、至少2套加热拉拔机构和收线轮；
相邻的所述加热拉拔机构之间设置有导向机构，所述导向机构用于调节钛合金线材由前一所述加热拉拔机构出口端向后一所述加热拉拔机构进口端的行进方向；
每套所述加热拉拔机构均包括沿所述钛合金线材行进方向依次设置的感应加热线圈、模具和圆盘拉拔机，所述感应加热线圈的进口端作为所述加热拉拔机构的线材进口端，所述圆盘拉拔机的出口端作为所述加热拉拔机构的线材出口端。
进一步地，所述放线轮、至少2套加热拉拔机构和收线轮均位于同一水平高度。
进一步地，所述感应加热线圈、模具和圆盘拉拔机均位于同一水平高度。
进一步地，所述感应加热线圈的出口端与所述模具的进口端相贴合。
进一步地，所述感应加热线圈内设置有石英管，所述石英管用于支撑所述感应加热线圈。
进一步地，所述模具固定安装在所述圆盘拉拔机进口端的模具槽中。
进一步地，所述导向机构由至少2个定滑轮组成。
进一步地，所述加热拉拔机构的数量为3套。
本发明的有益效果是：本申请实施例通过在放线轮和收线轮之间设置了至少2套加热拉拔机构，使得钛合金线材可以进行连续加热拉拔，单模次中可进行至少2次拉拔，增加单模次钛合金线材的拉拔形变量，另外，可以利用前一次拉拔后钛合金线材的预热进行二次加热拉拔，在增加单次钛合金线材拉拔形变量的同时降低钛合金线材的加热能耗。
【附图说明】
图1为本申请实施例中加工***的结构示意图。
其中：1.钛合金线材；2.第一感应加热线圈；3.第一模具；4.第一圆盘拉拔机；5.第一导向机构；6.第二感应加热线圈，7.第二模具，8.第二圆盘拉拔机；9.第二导向机构；10.第三感应加热线圈；11.第三模具；12.第三圆盘拉拔机。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本申请实施例提供了一种钛合金线材连续式热拉拔加工***，包括沿钛合金线材行进方向依次设置的放线轮、至少2套加热拉拔机构和收线轮。
相邻的加热拉拔机构之间设置有导向机构，导向机构用于调节钛合金线材由前一加热拉拔机构出口端向后一加热拉拔机构进口端的行进方向。当从前一加热拉拔机构出口输出的钛合金线材的行进方向与后一加热拉拔机构入口输入的钛合金线材的行进方向不一致时，可以通过该导向机构调节钛合金线材的行进方向，以保证圆盘拉拔机的输出力矩的方向，进而更加有效地提升圆盘拉拔机的利用率。
每套加热拉拔机构均包括沿钛合金线材行进方向依次设置的感应加热线圈、模具和圆盘拉拔机，感应加热线圈的进口端作为加热拉拔机构的线材进口端，圆盘拉拔机的出口端作为加热拉拔机构的线材出口端。感应线圈用来为钛合金线材进行加热，加热后的钛合金线材通过圆盘拉拔机结合模具对其进行拉拔。
本申请实施例通过在放线轮和收线轮之间设置了至少2套加热拉拔机构，使得钛合金线材可以在单模次中进行连续加热拉拔，增加单模次钛合金线材的拉拔形变量，另外，可以利用前一次拉拔后钛合金线材的预热进行二次加热拉拔，在增加单模次钛合金线材拉拔形变量的同时降低钛合金线材的加热能耗。
为了增加整个装置的工作效率，放线轮、至少2套加热拉拔机构和收线轮均位于同一水平高度，这样可以保证加热拉拔机构的施力方向和钛合金线材的受力方向一致，提升加热拉拔机构的能源利用率。
同理，为了提升圆盘拉拔机的能源利用率，在加热拉拔机构内部的各设备工作时，也应保证钛合金线材处于同一水平高度，即感应加热线圈、模具和圆盘拉拔机均位于同一水平高度。
在本申请实施例中，由于各个设备之间并没有要求有明确的连接关系，所以为了避免通过感应加热线圈加热后的钛合金线材温度降低，应尽量减小其出口端和模具进口端之间的距离，因此，设置感应加热线圈的出口端与模具的进口端相贴合，还可以防止其他杂物落到将要进行拉拔的钛合金丝材上，避免发生生产事故。
本申请实施例中，为了增加感应加热线圈的稳定性，在感应加热线圈内设置有石英管，石英管用于支撑感应加热线圈，由于加热方式为感应加热，石英管也不会影响钛合金线材的加热温度以及感应加热线圈的能源利用率，另外，由于本申请实施例的装置为开放式的，在装置外部并没有防护装置，所以，通过石英管还可以防止外部的杂物进入到感应加热线圈内部，避免感应加热线圈在对钛合金线材进行加热时，线材和杂物卡在感应线圈中造成卡机。
具体的，模具固定安装在圆盘拉拔机的进口端模具槽上，以保证在圆盘拉拔机对钛合金线材进行拉拔时模具的稳定性，不会影响拉拔生产工作。
在本申请实施例中，收到各个加热拉拔机构之间的位置关系影响，有可能造成前一加热拉拔机构的出口端的钛合金线材行进方向和后一加热拉拔机构的入口端的钛合金线材行进方向不一致，此时，通过本实施例的导向机构，可以调节钛合金线材的行进方向，保证钛合金线材在行进方向与生产要求一致。从成本以及效率来讲，定滑轮是本实施例的最好选择，所以，本申请实施例中的导向机构由至少2个定滑轮组成，具体根据应用环境可以具体增减滑轮的数量。
本申请实施例中，加热拉拔机构的数量为3套，因为，一般钛合金线材的拉拔，在进行三次之后基本均能达到预定要求。在本申请中为了保证整个装置的稳固安全以及具有一定的张力，在每个圆盘拉拔机上，钛合金线材缠绕不少于1圈。另外，定滑轮均作为被动轮，即由钛合金线材运行摩擦力带动其旋转，可以起到限位作为，引导钛合金线材水平进入感应加热线圈，使钛合金线材受热均匀，保证正常拉拔。在本申请中，沿着钛合金线材的行进方向，模具的尺寸依次减小，以实现加工***的连续性。另外，也尅根据现场实际情况增设整个装置的具体支架或者支撑平台，以保证各个装置均位于同一水平高度上，来增加装置的生产效率。
本申请实施例中，采用感应加热线圈替换现有技术的管式加热炉，其工作功率大大降低，降低了传统工艺的能耗，同时增加了单次拉拔变形量，可以有效提高生产效率。本申请的加热装置通过感应加热线圈的快速加热效果，实现了钛合金线材热拉拔简易化；再通过限位定滑轮组实现多组热拉拔工序的串联加工；从而实现了钛合金线材的连续式热拉拔工艺，解决了传统钛合金线材单台单模次热拉拔加工效率低的问题。同时，依据生产实际，本申请的方法可实现更多模次的连续热拉拔加工。
实施例1：
在本实施例中，对Φ6mm的TC4钛合金线材进行热拉拔加工，每模次拉拔减径量为0.3mm。如图1所示，沿钛合金线材的行进方向，依次设置有放线轮、3套加热拉拔机构和收线轮。
在通过本实施例的加工***进行加热拉拔前，通过撵头机先将待拉拔的钛合金线材头部的一段加工成拉拔后的直径大小，以通过该头部依次穿过3套加热拉拔机构后固定到收线轮上。
钛合金线材1从放线轮向第一感应加热线圈2的方向行进，通过第一感应加热线圈2对该钛合金线材进行第一次加热，加热完毕后通过第一模具3，这部分的动力由第一圆盘拉拔机4提供。该部分第一模具3尺寸为Φ5.7mm，拉拔后的钛合金线材为Φ5.7mm。
在第一圆盘拉拔机4的出口端，由于从其内出来的钛合金线材的行进方向和第二感应线圈6的进口端方向不一致，所以，在本实施例中，采用了第一导向机构5来调节，即采用2个定滑轮来调整钛合金线材的行进方向，使得钛合金线材从第二感应加热线圈6的进口端进入。
在第二感应线圈6的出口端输出的钛合金线材，通过第二模具7后进入到第二圆盘拉拔机8中，这个过程中通过第二圆盘拉拔机8施力，同理，当钛合金线材从第二圆盘拉拔机8输出后，在通过第二导向机构9调节其的行进方向，并进入到第三感应加热线圈10中。在该部分第二模具7尺寸为Φ5.4mm，拉拔后的钛合金线材为Φ5.4mm。
从第三感应加热线圈10输出的钛合金线材，依次通过第三模具11和第三圆盘拉拔机12后，通过收线轮进行收取。该部分第三模具11尺寸为Φ5.1mm，拉拔后的钛合金线材为Φ5.1mm。
在本实施例中的第一加热感应线圈2、第二加热感应线圈6和第三加热感应线圈10最大的线圈直径可以设为20mm，其内部再支撑石英管后，内部的空间直径也足以10mm及以下的钛合金线材通过。

Claims (8)

1.一种钛合金线材连续式热拉拔加工***，其特征在于，包括沿钛合金线材行进方向依次设置的放线轮、至少2套加热拉拔机构和收线轮；
相邻的所述加热拉拔机构之间设置有导向机构，所述导向机构用于调节钛合金线材由前一所述加热拉拔机构出口端向后一所述加热拉拔机构进口端的行进方向；
每套所述加热拉拔机构均包括沿所述钛合金线材行进方向依次设置的感应加热线圈、模具和圆盘拉拔机，所述感应加热线圈的进口端作为所述加热拉拔机构的线材进口端，所述圆盘拉拔机的出口端作为所述加热拉拔机构的线材出口端。
2.如权利要求1所述的一种钛合金线材连续式热拉拔加工***，其特征在于，所述放线轮、至少2套加热拉拔机构和收线轮均位于同一水平高度。
3.如权利要求2所述的一种钛合金线材连续式热拉拔加工***，其特征在于，所述感应加热线圈、模具和圆盘拉拔机均位于同一水平高度。
4.如权利要求3所述的一种钛合金线材连续式热拉拔加工***，其特征在于，所述感应加热线圈的出口端与所述模具的进口端相贴合。
5.如权利要求4所述的一种钛合金线材连续式热拉拔加工***，其特征在于，所述感应加热线圈内设置有石英管，所述石英管用于支撑所述感应加热线圈。
6.如权利要求5所述的一种钛合金线材连续式热拉拔加工***，其特征在于，所述模具固定安装在所述圆盘拉拔机进口端的模具槽中。
7.如权利要求1-6任一所述的一种钛合金线材连续式热拉拔加工***，其特征在于，所述导向机构由至少2个定滑轮组成。
8.如权利要求7所述的一种钛合金线材连续式热拉拔加工***，其特征在于，所述加热拉拔机构的数量为3套。
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