用于大截面鋁擠壓制品雙鋸分離技術的研究

李正利，張 君，付永濤，胡陽虎，黃 勝，周少凡，李 麗

(金屬擠壓/鍛造裝備技術國家重點實驗室，中國重型機械研究院股份公司，陜西 西安 710032)

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用于大截面鋁擠壓制品雙鋸分離技術的研究

李正利，張 君，付永濤，胡陽虎，黃 勝，周少凡，李 麗

(金屬擠壓/鍛造裝備技術國家重點實驗室，中國重型機械研究院股份公司，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。研究開發了雙鋸分離裝置的結構組成及鋸切工藝；闡述了雙鋸分離裝置的技術特點。并在125 MN、90 MN鋁擠壓機后部精整設備上對其設計進行了驗證，為超大型鋁擠壓機生產線的在線切割提供了參考依據。

雙鋸分離； 鋸切工藝； 鋁擠壓制品

0 前言

近年來，我國國民經濟和高新技術的穩定、持續、快速發展，促使我國鋁冶煉和鋁型材加工業發展十分迅速[1-2]。

在“十二五”期間，我國因鐵路基本建設及城市軌道交通建設等，使得工業鋁材仍保持著旺盛的需求。國內已經安裝投產了150 MN、160 MN等超大型鋁合金臥式擠壓機，200 MN難變形金屬擠壓機也被列為了國家科技重大專項。150 MN擠壓機生產的制品規格最大高度700 mm，160 MN擠壓機制品規格最大高度750 mm，由中國重型院股份公司承擔200 MN難變形金屬擠壓機重大專項，設計出的250 MN擠壓機的制品最大高度更是達到了1 000 mm。而目前國內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滿足不了超大型擠壓機生產線在線鋸切分離的需要。

針對超大型擠壓機生產的制品規格，研發了可滿足其制品鋸切分離用的雙鋸分離裝置。

1 雙鋸分離裝置的結構及鋸切分離工藝

1.1 組成部件及其結構

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

圖1 雙鋸分離裝置結構圖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。壓料器在油缸的驅動下從鋸片兩側將制品壓在鋸床臺面上固定。根據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動下根據設定的鋸切速度進給鋸切；如若需要雙鋸片同時進給才能滿足切割時，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動下根據設定的鋸切速度進給鋸切，鋸切的同時鋸片冷卻潤滑裝置自動啟動，鋁屑收集系統自動啟動。鋸切以傳感器發訊結束，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特點

(1)由于采用上鋸裝置和下鋸裝置分體設計，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軌上。這就造成了上鋸裝置鋸軸高度較大，運行過程中容易跳動。為此，在鋸床框架上專門設置了上鋸導向裝置。此導向裝置可根據下鋸運行軌跡調整，在控制上鋸裝置進給精度的同時消除其跳動。將制品斷面的平面度誤差控制在了0.2 mm內。

(2)上鋸裝置和下鋸裝置分體后，還存在雙鋸在進給過程中不同步的問題。如果下鋸裝置運行速度大于上鋸裝置，就會造成鋸切時間加長，影響設備節奏；如果下鋸裝置運行速度慢于上鋸裝置，又會造成上鋸裝置的傳動負載過大，甚至兩張鋸片碰撞，發生事故。因此，在下鋸裝置上設置了由油缸驅動的插銷，而在上鋸裝置上設置了插銷孔，上鋸裝置和下鋸裝置之間設置了緩沖裝置。由液壓缸單獨驅動下鋸裝置前進后退。當需要雙鋸同時動作時，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進給。

3 經濟效益

對一臺擠壓機而言，一般情況下，生產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，只需下鋸裝置運行；另外，在采用雙鋸片后，雖然數量增加，但鋸片直徑變小，相對于大鋸片而言，其剛度增加，使用壽命延長，從長期使用來講，降低了使用成本；同時鋸片厚度減薄，降低了鋸切功率損耗，制品鋸切切縫縮小，成品率提高。比起同類型擠壓機所配備的單鋸片分離裝置而言，能耗降低了近20%。

以單臺125 MN鋁擠壓設備生產線而言，其生產的制品規格一般為：矩形(最寬×最高)：1100 mm×340 mm；圓形(最大外徑)：φ600 mm。據統計，在一年的周期內，其生產型材的時間約占總時間的75%，成品鋸工作的效率按50%考慮。以此為據，就可統計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擠壓生產線單、雙鋸能耗對比

以125 MN擠壓生產線為例，當設備產量一定時，鋸片的更換頻率也可確定。使用單鋸片成品鋸時，鋸片更換頻率約為20天左右；使用雙鋸片成品鋸時，鋸片的更換頻率約為30天左右，如表2所示。

表2 125 MN擠壓生產線一年內更換鋸片產生費用對比

由此可見僅在鋸片費用上，雙鋸分離裝置在1年內就能節約一大筆費用。

4 應用實例

目前，已經在山東某企業成功投入使用了125 MN和90 MN擠壓機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/半自動制度選擇，其技術參數見表3。

表3 125 MN、90 MN擠壓機配套的雙鋸分離裝置的技術參數

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

5 結束語

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

(2)由于可單、雙鋸片切換，在單鋸片鋸切滿足時降低了設備能耗；選擇小直徑鋸片后，鋸片使用壽命增加，生產投入成本降低；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計結果已在125 MN、90 MN擠壓機后部精整設備上得到了驗證，可為超大型擠壓機的在線鋸切分離提供設計依據。

[1] 魏軍，金屬擠壓機 [M]. 北京：化學工業出版社，2005.

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

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

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

[5] 張君，何養民，韓炳濤，等. 100MN油壓雙動鋁型材擠壓生產線[J]. 機械工人，2003(4).

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

[7] 周少凡，張君，李正利, 等. 鋁擠壓機輔機生產線新技術[J]. 重型機械, 2013(2).

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

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

[10]王旭.φ1 800鋸切機設計計算[J]. 機械工程師, 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

國家科技重大專項( 2009ZX04005-031, 2011ZX04016-081)；陜西省重點科技創新團隊(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