用于大截面铝挤压制品双锯分离技术的研究

李正利，张 君，付永涛，胡阳虎，黄 胜，周少凡，李 丽

(金属挤压/锻造装备技术国家重点实验室，中国重型机械研究院股份公司，陕西 西安 710032)



用于大截面铝挤压制品双锯分离技术的研究

李正利，张 君，付永涛，胡阳虎，黄 胜，周少凡，李 丽

(金属挤压/锻造装备技术国家重点实验室，中国重型机械研究院股份公司，陕西 西安 710032)

分析了用于大截面铝挤压制品双锯分离的必要性。研究开发了双锯分离装置的结构组成及锯切工艺；阐述了双锯分离装置的技术特点。并在125 MN、90 MN铝挤压机后部精整设备上对其设计进行了验证，为超大型铝挤压机生产线的在线切割提供了参考依据。

双锯分离； 锯切工艺； 铝挤压制品

0 前言

近年来，我国国民经济和高新技术的稳定、持续、快速发展，促使我国铝冶炼和铝型材加工业发展十分迅速[1-2]。

在“十二五”期间，我国因铁路基本建设及城市轨道交通建设等，使得工业铝材仍保持着旺盛的需求。国内已经安装投产了150 MN、160 MN等超大型铝合金卧式挤压机，200 MN难变形金属挤压机也被列为了国家科技重大专项。150 MN挤压机生产的制品规格最大高度700 mm，160 MN挤压机制品规格最大高度750 mm，由中国重型院股份公司承担200 MN难变形金属挤压机重大专项，设计出的250 MN挤压机的制品最大高度更是达到了1 000 mm。而目前国内铝合金锯切用圆盘锯片的最大直径只能到φ2 100 mm左右，典型的单锯片分离装置因受到锯片直径、锯片使用寿命、能耗高等的限制已经满足不了超大型挤压机生产线在线锯切分离的需要。

针对超大型挤压机生产的制品规格，研发了可满足其制品锯切分离用的双锯分离装置。

1 双锯分离装置的结构及锯切分离工艺

1.1 组成部件及其结构

双锯分离装置(图1)主要由锯床框架、压料系统、料进给系统、下锯装置、上锯装置、冷却润滑系统、锯切进给系统和铝屑收集系统组成。

图1 双锯分离装置结构图Fig.1 Double-saw structure drawing

1.2 双锯分离装置锯切分离工艺

在锯前辊道、锯床辊道、锯后辊道及定尺装置的配合下，铝制品被输送上双锯分离装置待切割。压料器在油缸的驱动下从锯片两侧将制品压在锯床台面上固定。根据铝制品的高度判断单/双锯片工作制度，如若单锯片就可满足切割，则下锯片在液压缸的驱动下根据设定的锯切速度进给锯切；如若需要双锯片同时进给才能满足切割时，则双锯插销插入，将下锯片装置与上锯片装置连接后，双锯装置在液压缸驱动下根据设定的锯切速度进给锯切，锯切的同时锯片冷却润滑装置自动启动，铝屑收集系统自动启动。锯切以传感器发讯结束，下锯片装置或双锯片装置后退回初始位，压料器上升。

2 双锯分离装置的技术特点

(1)由于采用上锯装置和下锯装置分体设计，为了保证制品断面锯切精度，上锯装置和下锯装置布置在了同一直线导轨上。这就造成了上锯装置锯轴高度较大，运行过程中容易跳动。为此，在锯床框架上专门设置了上锯导向装置。此导向装置可根据下锯运行轨迹调整，在控制上锯装置进给精度的同时消除其跳动。将制品断面的平面度误差控制在了0.2 mm内。

(2)上锯装置和下锯装置分体后，还存在双锯在进给过程中不同步的问题。如果下锯装置运行速度大于上锯装置，就会造成锯切时间加长，影响设备节奏；如果下锯装置运行速度慢于上锯装置，又会造成上锯装置的传动负载过大，甚至两张锯片碰撞，发生事故。因此，在下锯装置上设置了由油缸驱动的插销，而在上锯装置上设置了插销孔，上锯装置和下锯装置之间设置了缓冲装置。由液压缸单独驱动下锯装置前进后退。当需要双锯同时动作时，只需在锯装置后极限位将插销装置插入，就可将上锯装置和下锯装置可靠连接的同时进给。

3 经济效益

对一台挤压机而言，一般情况下，生产的管材最大高度是型材最大高度的2倍以上。而双锯分离装置锯片直径的选择也是考虑了此因素。在锯切型材以及一些小直径的管棒材时，只需下锯装置运行；另外，在采用双锯片后，虽然数量增加，但锯片直径变小，相对于大锯片而言，其刚度增加，使用寿命延长，从长期使用来讲，降低了使用成本；同时锯片厚度减薄，降低了锯切功率损耗，制品锯切切缝缩小，成品率提高。比起同类型挤压机所配备的单锯片分离装置而言，能耗降低了近20%。

以单台125 MN铝挤压设备生产线而言，其生产的制品规格一般为：矩形(最宽×最高)：1100 mm×340 mm；圆形(最大外径)：φ600 mm。据统计，在一年的周期内，其生产型材的时间约占总时间的75%，成品锯工作的效率按50%考虑。以此为据，就可统计出双锯分离装置和单锯片成品锯的能耗值如下表1所示。

表1 125 MN挤压生产线单、双锯能耗对比

以125 MN挤压生产线为例，当设备产量一定时，锯片的更换频率也可确定。使用单锯片成品锯时，锯片更换频率约为20天左右；使用双锯片成品锯时，锯片的更换频率约为30天左右，如表2所示。

表2 125 MN挤压生产线一年内更换锯片产生费用对比

由此可见仅在锯片费用上，双锯分离装置在1年内就能节约一大笔费用。

4 应用实例

目前，已经在山东某企业成功投入使用了125 MN和90 MN挤压机配套的双锯分离装置。锯切工作制度为单/双锯片选择和手动/半自动制度选择，其技术参数见表3。

表3 125 MN、90 MN挤压机配套的双锯分离装置的技术参数

图2 正在锯切的双锯分离装置Fig.2 Double-saw Device in working

5 结束语

(1)双锯分离装置采用了双锯片，突破了因单张锯片直径对锯切范围的限制，使可锯切的制品规格增大了近2倍。同时保留了圆盘锯的高效锯切速度，可根据制品规格的大小同时多根锯切，不影响整条生产线的生产节奏；

(2)由于可单、双锯片切换，在单锯片锯切满足时降低了设备能耗；选择小直径锯片后，锯片使用寿命增加，生产投入成本降低；小直径锯片厚度减薄，提高了成材率。

(3)由于双锯分离装置设计结果已在125 MN、90 MN挤压机后部精整设备上得到了验证，可为超大型挤压机的在线锯切分离提供设计依据。

[1] 魏军，金属挤压机 [M]. 北京：化学工业出版社，2005.

[2] 张君，韩炳涛，李正利等，大型无缝铝管材固定针挤压工艺研究 [J].重型机械.2012(3).

[3] 郭继富.工业铝型材的锯切及锯片选用 [J].铝加工.2004(6).

[4] 张君，杨合，何养民，等. 特大型铝型材挤压生产线的后部出料系统[J]. 锻压装备与制造技术，2004,(2).

[5] 张君，何养民，韩炳涛，等. 100MN油压双动铝型材挤压生产线[J]. 机械工人，2003(4).

[6] 张君，韩炳涛，于世忠. 125MN油压双动铝材挤压生产线的研制[J]. 有色金属加工, 2005, 34(2).

[7] 周少凡，张君，李正利, 等. 铝挤压机辅机生产线新技术[J]. 重型机械, 2013(2).

[8] 何平，杨力钢. 铝型材定尺锯的研制[J]. 冶金设备, 2002(6).

[9] 王平. 浅谈铝型材锯切、冲压加工[J]. 科学与财富, 2013(4).

[10]王旭.φ1 800锯切机设计计算[J]. 机械工程师, 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

国家科技重大专项( 2009ZX04005-031, 2011ZX04016-081)；陕西省重点科技创新团队(2013KCT-10)

李正利(1981-)，男，工程师，研究方向：金属挤压装备与工艺。

TG379

A

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