铝合金挤压机用挤压筒使用分析

挤压筒，也称为盛锭筒或挤压容器，在挤压过程中盛放高温铝合金金属棒料。从铝合金棒料进入挤压筒挤压墩粗开始直至挤压完毕，铝合金棒料受到挤压杆的挤压力产生塑性流动，在此过程中挤压筒要始终承受高温、高压、高摩擦和复杂的应力变化，工作条件较为复杂。在墩粗挤压过程中，由于是在填充阶段，此时铝合金棒料还未突破挤出，随着填充挤压力逐渐升高，跟挤压杆作用力一致，此时压力一般为挤压最高压力。随着挤压突破，挤压力随着负载的变小而随之下降，挤压筒内壁承受压力也随之降低，在挤压至尾端压力会稍有升高，直至挤压完毕。

1 挤压筒的材质及组成

挤压筒外衬材质一般采用5CrMnMo或H13，中衬、内衬材质H13,挤压筒外衬也有选择普通的钢材，如45钢等。外衬硬度一般为39-43HRC，内衬硬度一般为48-52HRC，在加工中要确保硬度通体均匀，否则会产生应力集中的情况，挤压过程中在挤压力作用下会出现挤压裂纹的情况。各层根据设计尺寸，按照配合公差加工，各层之间通过配合热装组成，利用装配产生的压应力来抵消挤压力引起的拉应力。

挤压筒除筒体外，还需要加热元件，挤压筒加热采用直管电阻式加热元件，一般由加热棒、导电母排、测温原件等组成。加热棒采用不锈钢螺栓固定于挤压筒安装孔中，安装时检查加热棒预装孔与加热棒配合间隙，否则可能导致加热棒加热后膨胀无法进行拆卸。加热棒引出线通过焊接或者螺栓连接的方式，将加热棒与导电母排相连接，导电母排间通过云母绝缘材料隔离，保证安全工作间隙，由于挤压筒在生产过程中上压、泄压存在不同程度震动，母排固定应牢固，加热棒引出线如为软线，则必须护套绝缘套管，防止震动导致触碰加热母排或者挤压筒本体。导电母排通过耐高温柔性电缆与外部加热控制柜连接，通过外部控制柜控制挤压筒加热，以便挤压筒保持生产所需温度，温度直接反馈至上位机，操作工可直接实施检查挤压筒温度情况。

挤压筒内衬的外壁设有风冷却通道，风冷却通道按照，加热分区进行加工，每区对应一个风冷却通道。在使用中根据挤压筒实际温度，调节风冷电磁阀的通断进行风冷却控制。通过加热系统控制辅助风冷控制，精确控制挤压筒各区温度。挤压筒安装时采用三键定位方式将挤压筒固定在挤压筒座中心，并通过圆螺母将挤压筒座和挤压筒锁紧缸活塞杆连接成一体。导向键的固定通过采用两种方式：一种将导向键安装于挤压筒上，挤压筒拆装时，导向键随着挤压筒一起拆装；一种将导向键固定到挤压筒座上，挤压筒拆装时，导向键在筒座内固定。在外壳后端设置有挤压筒快速更换装置，通过一套独立的机-电-液操纵系统实现挤压筒的快速松开和锁紧。挤压筒座通过设置于挤压机立柱上的水平和垂直导向面导向，在导向结构中内置有专用液压千斤顶进行导向间隙调整装置，同时在上方的立柱上设有外斜面辅助导向。外壳前后端设有挤压筒中心在线监测系统，对中位置误差信号可在操作台上位机屏幕上数字化显示和超值警示。

2 挤压筒筒体的结构分层

2.1 挤压筒筒体的层数

根据挤压吨位不同，挤压筒筒体组件选用层数不尽相同，从一层到多层都有设计。单层一般仅在吨位较小的挤压筒使用，吨位越大，挤压筒设计过程中层数相应会多。但由于单层挤压筒在生产过程中要承受很大的径向压力，即使采用高级的模具钢，挤压筒的壁厚也需要做的比较厚，这给挤压筒的锻造、加工和热处理都带来困难，同时成本大幅提高，并且使用寿命很低。因此除极个别情况外，一般不再采用单层结构设计。

为了改善挤压筒的受力状态，挤压筒多采用2层或者3层结构设计，通过过盈配合热装而成。装配时将外衬加热，外衬加热后内径产生膨胀，此时将内衬装入并定位，待定位准确后进行冷却，冷却后两套之间紧密配合，此时会产生热装应力，热装产生的应力就是压应力。挤压筒层数一般应根据在挤压时所承受的最大压力来确定，在正常挤压工作条件下，当最大应力不超过挤压筒材料屈服强度的50%时，挤压筒一般采用2层结构，加热区设置在外衬；当最大应力超过挤压筒屈服强度65%时，应选用3层及以上结构，加热区一般设置在外衬。随着层数增多，各层的厚度相应变薄。

2.2 挤压筒筒体内衬结构

在挤压过程中，挤压筒模具侧和挤压杆侧需要密封配合。模具侧通过挤压筒端面与模具端面贴合密封，并通过锁紧缸作用在挤压筒上的锁紧力实现有效密封，挤压筒与模具配合一般采用两种方式：平面密封和锥面密封。如图2所示。挤压杆侧通过挤压垫膨胀与挤压筒壁密封。

圆形内衬设计较为简单，并且便于测量、加工，精度容易控制。在使用过程中，由于挤压筒内壁靠近模具侧使用更为频繁，如仅仅是模具侧内壁磨损时，且磨损量在前后磨损公差范围内，可通过将内衬褪出后进行调头，可继续进行使用，提高整体的使用寿命。但此种结构如果配合间隙选择不好，如在使用闷车处理、拔模等反向拉力较大时，可能会存在将内衬推出的风险。台肩圆柱形结构跟圆形类似，结构也较简单，但由于有了台肩阻挡，可以避免内衬被推出，同时由于台肩同样起到定位的作用，热装时内衬的定位更加准确且方便。圆锥形一般锥度控制在3°左右，由于加工面有锥度，不易测量，锥面加工难度大，成本高。且在安装时要求热装温度及加工要求严格，否则很难安装到位。

3 挤压筒加热

3.1 挤压筒加热方法

望着满目黄沙中那几点可怜巴巴的绿意，叶红伟蹲在沙地边上，抱着头大哭一场。眼泪掉进沙里，迅速被吸收，他愈加伤心，嚎啕不止。哪知，当他直起身的时候发现，那些眼泪竟然湿了一小片沙。

锥面密封是指挤压筒端面加工有30°-45°之间的锥口，模具端面加工同样角度的锥口，在挤压筒与模具贴合时通过端面的锥口接触密封，此时通过两锥口密封贴合保证贴合精度。此种密封有自动调心的功能，可有效保障挤压筒与模具同心，并同时密封性比平面密封强，不易出现冒铝的问题。但锥面密封方式只靠锥口处接触，接触面积小，挤压过程中的锁紧力会使接触面损耗较快，相对成本较高。当接触面磨损时同样可进行修复，按照设计锥口角度修复后，确认锁紧时挤压筒行程足够。

3.2 挤压筒加热温度控制与保护

在挤压生产过程中，由于铝合金铸锭加热温度高，铸锭在挤压筒内衬中通过挤压摩擦产生的热量和铸锭与挤压筒本身的温差，使挤压筒靠近模具侧温度升高，造成挤压筒前后出现温差，为保持挤压筒整体温度分布均匀并保持在设定温度，通过多区加热分别控制加热功率，根据热电偶测量值对挤压筒各区温度进行调节。通常使用中，由于热量向上传递，挤压筒内衬顶部较底部温度要高，如设计挤压筒上下部分加热系统可独立控制，可分别通过上、下、前、后四部分独立温度控制来实现挤压筒精确控制温度。

平面密封是指挤压筒端面和模具之间靠平面接触方式密封，这种配合方式对挤压筒、模具加工容易，由于接触面积比较大，模具和挤压筒端面所受单位压力较小，故不易出现压坏或者变形情况。实际生产中采用此种密封方式居多，但由于在使用中随着端面粘铝、长期锁紧等原因，挤压筒密封面会出现不同程度损伤，随着损伤的加大，挤压筒端面在与模具贴合时，会无法完全贴合，造成冒铝的风险，一旦冒铝，会使筒与模具间密封破坏，导致挤压中断。如果挤压筒锁紧力不足也可能会出现冒铝，同样会导致积压中断。当端面磨损后可通过车削加工进行修复，修复后根据车削量校核挤压筒锁紧缸形成能否满足挤压筒正常锁紧，如车销量过大导致挤压筒无法正常跟模具进行锁紧将导致挤压筒无法正常使用。

挤压筒加热在PLC中温度控制主要包含有最高温度控制、最低温度控制、升温速率控制、内外及区间温差控制等等。根据挤压筒大小不同，挤压筒设计的加热系统各有不同。小机型加热系统可固定于挤压筒一端或者固定于挤压筒两端，挤压筒一般采用2区加热；大中型挤压筒加热区采用双侧固定，加热采用3-6区控制。挤压筒为了避免温度损失，必须在停机期间和加热期间封闭挤压筒两端内孔，模具侧可通过安装盲模进行防护，挤压杆侧采用将挤压垫伸入挤压筒内部进行保温防护。但当温度低于350℃时，挤压垫禁止伸入挤压筒内部，防止挤压筒温度不够，膨胀尺寸不足，挤压垫与挤压筒摩擦产生损伤。挤压筒在加热时，突然加热可能导致较高的热应力，导致挤压筒内外衬开裂或者内外衬发生位移。为尽量减少热应力出现，就要控制挤压筒升温速度，在升温过程中温差小。所以筒升温过程要采用梯度加热，梯度设置以50℃为宜，每个阶段加热到温后再保温2小时，以此进行加热升温，到温后继续进行保温。如挤压筒为新筒，则需要持续保温48小时后再进行生产，正常使用挤压筒加热到温后继续保温4h可进行生产。此状态下能保证挤压筒加热均匀，提高挤压筒使用寿命。在加热过程中，要根据挤压筒设置的测温点，按照规范安装热电偶，可采用单支或双支式热电偶，单支式热电偶只能测量内衬温度，但双支式热电偶可以内外衬温度同时测量。挤压筒实际使用中优先选用双支式热电偶，以便随时监测挤压筒内外衬整体温度状态，并可在程序控制中加入双向保护，在使用过程中可以有效控制内外衬温差，通过热电偶测温情况与上位机给定值相比较得到的温差，由PLC程序控制调节器的启动和停止，控制加热棒的输出功率、风冷却通道开启闭合用以精准控制温升速度，实现加热过程中的筒体间温度平衡，延长挤压筒寿命。以上控制过程的挤压筒加热实时曲线，可通过上位机直观显示出来，易于工作人员实时查看。

挤压筒加热多采用加热棒加热。加热棒是一种加热电阻元件，外壳由无缝钢管加工而成，内部填充绝缘材料，在中心缠绕加热电阻丝。单支加热棒的加热功率在500w到4kw之间，每支加热棒还可以分为半区、一区、一区半、两区加热，以适应不同的安装长度。当加热棒长期存放未使用时，应将其存放于干燥处保存，并每半年将加热棒放入保温炉中进行烘烤，以确保保持干燥、绝缘状态。加热棒安装在挤压筒预留的安装孔中，一般设计安装在外衬并均匀分布在挤压筒外衬周圈，确保挤压筒加热时各个部位均匀加热。加热时外衬加热后通过热传导将中衬及内衬加热，在加热过程中外衬与内衬存在温度差，只有外衬到温后通过保温，才能将内衬温度加热至所需温度。此种方法一般存在外衬温度高于内衬温度20℃或者更高，但不能超过50℃，否则在挤压过程中有分离风险。此种方式加热棒采用直接插入并固定在挤压筒外衬，加热效率高，热量损失少，同时采用分段分区加热，可根据需要采用不同的加热、保温制度，降低能耗。

4 挤压筒使用密封配合

4.1 挤压筒与模具密封

挤压筒内衬按其结构一般分为三种：圆形、圆锥形、台肩圆柱形，如图1所示。三种结构在使用中各有优缺点，在不同吨位机型中都有使用。在小机型一般采用圆形较多，大中型挤压机采用锥形结构较多。

维持公路路面平整度的最主要前提之一，便是养护工作。而且养护工作也分成各个不同的周期、不同的阶段，越早开始做好养护，越容易达成施工目标。预防性养护，其主要是指对于沥青公路工程的初期养护，其主要适用于对路面的表层修复，即是说对于表层易于发现的问题有理想的处理效果。但是并不能真正解决公路内部难以被发现的病害问题。简而言之在一般情况下，预防性的养护主要是在公路病害尚未全面开始发展时进行的，目标在于预防，即是说要发现一些浅表的问题，并且在公路的性能出现衰减前做好处理的规划，采取一系列保护措施排除风险。

挤压筒在使用前要测量加热系统绝缘电阻，利用绝缘仪表测量各个相的母排和接地点之间的电阻值，如测量绝缘电阻小于1兆欧，则需要提前进行预热，预热温度80℃-100℃，预热处理8小时，此目的主要是为了将加热棒预热干燥，直至电阻值大于1兆欧，否则不允许使用，即使使用，也会出现加热棒对地故障的发生。为保证挤压过程稳定，金属变形流动均匀，并减少热冲击，挤压筒在工作前必须进行充分的预加热，并在工作温度进行保温。铝合金挤压时，一般挤压筒温度设定在370℃-450℃之间。根据生产铝棒工艺要求不同，同时调整挤压筒温度。

3）提升设施设备维修维护水平。实验室设施设备是保护人、财、物、数据、环境等的重要屏障，提升维修维护水平，有利于大大降低安全风险。可以通过以下方式：第一，单位自己组建专业化的运维团队；第二，招标专业化公司统一代为运维，可采取全包和部分外包的形式；第三，按照谁使用谁负责的原则，由使用方运维管理。不论采取何种方式还需单位指定部门做好监督工作，保证实验室设施设备及时得到维修维护，且工况良好。

评估机构的设立条款，除符合《合伙企业法》《公司法》所规定的基本条件外，还应当符合法律、行政法规的特别要求。本条在梳理各专业领域评估机构的评估师人数要求后，对评估机构的设立条件作出了统一规定。

③徐飞.情理兼融，偏重阐释——2017年江苏高考作文题简析及备考启示[J].中学语文教学参考,2017(19):72-74.

4.2 挤压筒与挤压杆密封

正向挤压机中挤压垫一般安装于挤压杆上，使用前需对挤压杆与挤压筒对中情况进行检查确认，以确保二者同心。如果挤压筒、挤压杆不同心，会造成挤压垫连接杆受力不均匀导致连接杆受力异常断裂、工作带周圈膨胀不一致产生返铝，从而影响生产的连续性。工作中挤压垫靠膨胀环工作带膨胀后与挤压筒贴合进行密封。挤压垫膨胀环工作带宽度15-30mm之间，根据机型大小不同，挤压垫在不受力的情况下与挤压筒配合间隙不同，一般与挤压筒周圈保持0.3-0.8mm间隙。在挤压过程中受到压力后，膨胀环膨胀并使挤压筒与挤压垫之间有效密封。由于挤压垫膨胀环在挤压过程中一致处于高压、高摩擦的状态，膨胀环每周需要检查工作带磨损及回弹情况，根据使用情况如发现工作带磨损严重或者发展膨胀环处尺寸膨胀变大无法回弹，及时进行更换。在使用中如出现挤压垫返铝严重、挤压筒与挤压杆带动的情况，同样应及时挤压挤压垫磨损情况，并使用清理垫清理挤压筒内壁，检查确认挤压筒与挤压杆对中情况，根据实际情况确定处理方案。挤压筒在使用过程中，由于长期挤压，挤压筒中心可能会产生鼓肚的情况，此时在挤压过程中频繁出现返铝情况，在确认对中、挤压垫等没有问题时，同时检查挤压筒与挤压垫间隙正常，可考虑更换挤压筒并进行离线碱洗，对挤压筒内部尺寸进行测量校核。

5 结论

通过对以上分析，要想保证挤压筒能够连续高效的使用，无论从材料选择、结构设计、强度设计，还是精度定位、密封配合，再到温度控制状态、挤压压力等等，都是过程管理中应当注意的地方，任何一环出现问题，都在影响其正常使用，并可能导致出现一系列的问题。所以在挤压过程中，无论出现任何问题，都要积极主动解决，否则都会影响其正常。

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