Сборная матрица экструзионного пресса

Сборная матрица экструзионного пресса

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предпосылки создания изобретения

Трубчатый материал, такие как металлические трубы, образованные из меди, алюминия, металлического сплава или других металлов, часто изготавливают посредством процессов прессования (экструзии). В процессе прессования массивную заготовку из металла, называемую заготовкой или биллетом, подвергают обработке пропусканием через матричную структуру посредством матричного конструктивного элемента, имеющего круглую или другую конфигурацию с отверстием, размер которого меньше размера заготовки, используемой для образования материала, представляющего собой трубу. Заготовка может быть предварительно нагрета до высокой температуры перед продавливанием прошивной оправки через центр заготовки для образования сквозного канала в ней. При этом к заготовке прикладывают большое давление, как правило, порядка 1000-100000 фунтов на квадратный дюйм для выдавливания предварительно нагретого материала поверх прошивной оправки и по каналу матрицы. Давление заставляет материал деформироваться и вызывает его прессование, при этом материал выходит из задней части матрицы в виде трубы, имеющей диаметр, аналогичный диаметру канала матрицы.

Для изготовления больших количеств металлических труб прессованием требуются массивные заготовки и производственное оборудование, и вес заготовок, используемых в процессах прессования для образования металлических труб, часто достигает или превышает 1000 фунтов. Размер машин и заготовок требует больших производственных помещений для изготовления труб, и требования по размерам, связанные с процессом прессования, приводят к большим первоначальным и эксплуатационным затратам на процесс производства. Кроме того, ограничения, связанные с процессами, такие как прессование только одной заготовки в каждый момент времени, приводят к неэффективности, обусловленной размерами заготовок.

Краткое изложение сущности изобретения

В данном документе раскрыты системы, устройства и способы для прессования (экструзии) материалов с использованием вращающейся сборной матрицы экструзионного пресса. В определенных вариантах осуществления системы, устройства и способы обеспечивают возможность непрерывного прессования множества заготовок из материала. Подобное непрерывное прессование позволяет эффективно использовать заготовки сравнительно меньшего размера для получения заданного количества прессованного материала, и, следовательно, требования по масштабу и размерам, связанные с подобными прессовыми системами для непрерывного прессования, могут быть меньше, чем в случае обычных процессов прессования.

В соответствии с одним аспектом сборная матрица для прессования материала включает в себя множество матричных дисков, соединенных вместе для образования матрицы (тела матрицы). Матрица имеет канал, образующий вход и выход, и диаметр выхода меньше диаметра входа. Коническая поверхность расположена между входом и выходом. Каждый из матричных дисков имеет центральное отверстие с конической внутренней поверхностью вокруг центрального отверстия, и внутренняя поверхность центрального отверстия в первом матричном диске наклонена под меньшим углом относительно оси канала, чем внутренняя поверхность центрального отверстия во втором матричном диске, расположенном рядом с передним торцом первого матричного диска. Основание присоединено к матрице, и вращение основания вызывает вращение матрицы.

В определенных вариантах осуществления второй матричный диск расположен ближе к входу матрицы, чем первый матричный диск. Сборная матрица может включать в себя третий матричный диск, имеющий центральное отверстие с внутренней поверхностью, которая наклонена под меньшим углом относительно оси, чем внутренняя поверхность центрального отверстия в матричном диске, расположенном рядом с передним торцом третьего матричного диска. Матричный диск, расположенный рядом с передним торцом третьего матричного диска, может представлять собой первый матричный диск, и третий матричный диск может быть расположен ближе к выходу матрицы, чем первый матричный диск.

В определенных вариантах осуществления сборная матрица включает в себя третий диск, который образует часть матрицы, и третий диск имеет центральное отверстие с внутренней поверхностью вокруг центрального отверстия, которая не наклонена под углом относительно оси канала. Центральное отверстие третьего диска образует вход матрицы. В определенных вариантах осуществления основание имеет центральное отверстие, и центральное отверстие основания имеет диаметр, который превышает диаметр выхода матрицы.

В определенных вариантах осуществления матрица выполнена с конфигурацией, обеспечивающей возможность приема заготовки из материала для прессования, и заготовка не является предварительно нагретой перед ее входом в матрицу. Вращение матрицы создает трение между конической внутренней поверхностью и заготовкой, подаваемой вперед через вход и во внутренний канал матрицы. Трение вызывает нагрев заготовки до температуры, которая достаточна для обеспечения деформации материала заготовки, и нагретая заготовка может деформироваться под действием деформирующей силы, которая не превышает предельных показателей механических свойств материала заготовки. Трение между заготовкой и оправкой, по которой заготовка перемещается вперед, вызывает нагрев заготовки и оправки. Система охлаждения обеспечивает подачу охлаждающей текучей среды к внутренней части оправки.

В определенных вариантах осуществления, по меньшей мере, один из матричных дисков образован из двух разных материалов, при этом первый материал образует периферию отверстия в матричном диске и второй материал образует наружную часть матричного диска. По меньшей мере, один из первого и второго материалов представляет собой керамический материал, сталь или расходуемый материал. В определенных вариантах осуществления передний торец матрицы рядом с входом выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность сопряжения с центрирующей вставкой, имеющей диаметр, по существу равный диаметру входа. Центрирующая вставка и периферия входа образованы из одного и того же материала.

В определенных вариантах осуществления матрица выполнена с конфигурацией, обеспечивающей возможность приема наконечника оправки через вход так, что наконечник оправки может быть размещен в заданном положении во внутреннем канале матрицы. Внутренняя поверхность матрицы включает в себя комплементарный участок, имеющий угол, который соответствует углу наружной поверхности наконечника оправки. Матрица выполнена с конфигурацией, обеспечивающей возможность приема заготовки, проталкиваемой по внутреннему каналу матрицы для образования прессованного (экструдированного) изделия, при этом прессованное изделие имеет наружный диаметр, соответствующий диаметру выхода матрицы, и внутренний диаметр, соответствующий диаметру наконечника оправки.

В соответствии с одним аспектом сборная матрица включает в себя средство для прессования материала, которое включает в себя множество пластинчатых средств. Средство для прессования имеет проходное средство, образующее вход и выход средства для прессования, и диаметр выхода меньше диаметра входа. Средство для прессования также имеет средство с конической поверхностью между входом и выходом. Каждое из пластинчатых средств имеет центральное отверстие с сужающейся (конической или клиновидной) поверхностью вокруг центрального отверстия, и внутренняя поверхность центрального отверстия в первом пластинчатом средстве наклонена под меньшим углом относительно оси проходного средства, чем внутренняя поверхность центрального отверстия во втором пластинчатом средстве, расположенном рядом с передним торцом первого пластинчатого средства. Сборная матрица также включает в себя средство для присоединения средства для прессования к вращающему средству, и вращение средства для присоединения вызывает вращение средства для прессования.

В определенных вариантах осуществления второе пластинчатое средство расположено ближе к входу средства для прессования, чем первое пластинчатое средство. Средство для прессования включает в себя третье пластинчатое средство, имеющее центральное отверстие с внутренней поверхностью, которая наклонена под меньшим углом относительно оси, чем внутренняя поверхность центрального отверстия в пластинчатом средстве, расположенном рядом с передним торцом третьего пластинчатого средства. Пластинчатое средство, расположенное рядом с передним торцом третьего пластинчатого средства, может представлять собой первое пластинчатое средство, и третье пластинчатое средство может быть расположено ближе к выходу средства для прессования, чем первое пластинчатое средство.

В определенных вариантах осуществления сборная матрица включает в себя третье пластинчатое средство, которое образует часть средства для прессования, при этом третье пластинчатое средство имеет центральное отверстие с внутренней поверхностью вокруг центрального отверстия, которая не выполнена сужающейся (конической) и не наклонена под углом относительно оси. Центральное отверстие третьего пластинчатого средства образует вход средства для прессования. В определенных вариантах осуществления средство для присоединения включает в себя центральное отверстие. Центральное отверстие средства для присоединения имеет диаметр, который превышает диаметр выхода средства для прессования.

В определенных вариантах осуществления средство для прессования выполнено с конфигурацией, обеспечивающей возможность приема заготовки из материала для прессования, и заготовка не является предварительно нагретой перед ее входом в средство для прессования. Вращение средства для прессования создает трение между средством с конической поверхностью и заготовкой, подаваемой вперед через вход и в проходное средство средства для прессования. Трение вызывает нагрев заготовки до температуры, которая достаточна для обеспечения деформации материала заготовки. Нагретая заготовка может деформироваться под действием деформирующей силы, которая не превышает предельных показателей механических свойств материала заготовки. Трение между заготовкой и стержнеобразным средством, по которому заготовка подается вперед, вызывает нагрев заготовки и стержнеобразного средства, и средство для охлаждения обеспечивает подачу охлаждающей текучей среды к внутренней части стержнеобразного средства.

В определенных вариантах осуществления, по меньшей мере, одно из пластинчатых средств образовано из двух разных материалов, при этом первый материал образует периферию отверстия в пластинчатом средстве и второй материал образует наружную часть пластинчатого средства. По меньшей мере, один из первого и второго материалов представляет собой керамический материал, сталь или расходуемый материал. В определенных вариантах осуществления передний торец средства для прессования рядом с входом выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность сопряжения со средством для центрирования заготовки, при этом средство для центрирования имеет диаметр, по существу равный диаметру входа. Средство для центрирования и периферия входа образованы из одного и того же материала.

В определенных вариантах осуществления средство для прессования выполнено с конфигурацией, обеспечивающей возможность приема средства в виде наконечника стержня через вход так, что средство в виде наконечника стержня может быть размещено в заданном положении во внутреннем канале средства для прессования. Средство с конической поверхностью средства для прессования содержит комплементарный участок, имеющий угол, который соответствует углу наружной поверхности средства в виде наконечника стержня. Средство для прессования выполнено с конфигурацией, обеспечивающей возможность приема заготовки, проталкиваемой через проходное средство средства для прессования для образования экструдированного изделия, при этом экструдированное изделие имеет наружный диаметр, соответствующий диаметру выхода средства для прессования, и внутренний диаметр, соответствующий диаметру средства в виде наконечника стержня.

Изменения и модификации вариантов осуществления, рассмотренных в данном документе, очевидны специалистам в данной области техники после рассмотрения данного описания. Вышеприведенные признаки и аспекты могут быть реализованы в любой комбинации и подкомбинации, включая множество зависимых комбинаций и подкомбинаций с одним или несколькими другими признаками, описанными в данном документе. Различные признаки/элементы, описанные или проиллюстрированные в данном документе, включая их компоненты, могут быть скомбинированы или объединены в одно целое в других системах. Кроме того, определенные признаки/элементы могут быть исключены или не реализованы.

Краткое описание чертежей

Вышеприведенные и другие задачи и преимущества станут очевидными при рассмотрении нижеследующего подробного описания, рассматриваемого совместно с сопровождающими чертежами, в которых аналогичные ссылочные позиции относятся к аналогичным компонентам на всех чертежах.

Фиг.1 показывает вид в перспективе иллюстративного сборной матрицы экструзионного пресса.

Фиг.2 показывает вертикальный вид сбоку иллюстративной системы экструзионного пресса.

Фиг.3 показывает вертикальный вид сбоку сборной матрицы экструзионного пресса по фиг.1.

Фиг.4 показывает иллюстративный стальной концевой держатель сборной матрицы экструзионного пресса по фиг.1.

Фиг.5 показывает иллюстративный входной диск сборной матрицы экструзионного пресса по фиг.1.

Фиг.6 показывает иллюстративный первый промежуточный диск сборной матрицы экструзионного пресса по фиг.1.

Фиг.7 показывает иллюстративный второй промежуточный диск сборной матрицы экструзионного пресса по фиг.1.

Фиг.8 показывает иллюстративный выходной диск сборной матрицы экструзионного пресса по фиг.1.

Фиг.9 показывает иллюстративный диск основания сборной матрицы экструзионного пресса по фиг.1.

Фиг.10 показывает иллюстративное сечение сборной матрицы экструзионного пресса по фиг.1.

Фиг.11 показывает иллюстративный наконечник оправки.

Фиг.12 показывает иллюстративное сечение сборной матрицы экструзионного пресса по фиг.1 с наконечником оправки по фиг.11, поданным в сборную матрицу.

Фиг.13 показывает сечение сборной матирцы и наконечника оправки по фиг.12 во время прессования материала.

Подробное описание

Для обеспечения полного понимания систем, способов и устройств, описанных в данном документе, будут описаны определенные иллюстративные варианты осуществления. Несмотря на то, что варианты осуществления и признаки/элементы, описанные в данном документе, рассмотрены для использования вместе с системами экструзионного пресса, следует понимать, что компоненты, соединительные механизмы, способы изготовления и другие элементы, указанные ниже, могут быть скомбинированы друг с другом любым пригодным образом и могут быть адаптированы и применены для систем, подлежащих использованию в других производственных процессах. Кроме того, несмотря на то, что варианты осуществления, описанные в данном документе, относятся к прессованию металлических труб из полых заготовок, следует понимать, что системы, устройства и способы, описанные в данном документе, могут быть адаптированы и применены для систем, предназначенных для прессования материала любого пригодного типа.

Фиг.1 показывает сборную матрицу 1 для образования экструдированных труб, которые могут включать бесшовные экструдированные трубы, в системе экструзионного пресса. Сборная матрица 1 может обеспечить непрерывное прессование множества заготовок, то есть биллетов для получения бесшовного экструдированного трубного изделия в соответствии с различными стандартами для бесшовных труб, включая, например, описание стандарта ASTM-BSS для бесшовной медной водопроводной трубы (ASTM-BSS Standard Specification for Seamless Copper Water Tube). Бесшовные экструдированные трубы также могут отвечать требованиям стандартов согласно стандарту NSF/ANSI-61 (National Sanitation Foundation, International/American National Standards Institute - Общий всемирный центр безопасности и очистки питьевой воды/Национальный институт стандартов США) для компонентов систем подачи питьевой воды. Сборная матирца 1 включает в себя стержень 10 оправки, по которому заготовки из материала, такие как заготовка 17, пропускают в направлении стрелки А и через сборную матрицу для образования экструдированного трубного изделия. Заготовка 17 может быть образована из любого материала, пригодного для использования в системах экструзионного пресса, включая различные металлы, включая медь и медные сплавы, или любые другие пригодные цветные металлы, такие как алюминий, никель, титан и их сплавы, черные металлы, включая сталь и другие железные сплавы, полимеры, такие как пластики, или любой другой пригодный материал или их комбинации, но возможные материалы не ограничены вышеуказанными. Заготовки, проходящие по стержню 10 оправки, подаются вперед через центрирующую вставку 9 и матрицу 18, которая состоит из пакета матричных дисков 3-7 и диска 8 основания, и через систему 13 охлаждения для образования трубного изделия. В то время как сборная матрица 1 включает в себя пять дисков, соединенных с диском основания, сборная матрица может включать в себя больше дисков или меньше дисков, и матрица может быть длиннее или короче, чем матрица 18, в определенных применениях.

Во время прессования матрица 18 вращается во время проталкивания заготовки 17 через матрицу. Заготовка 17 удерживается захватами 44 центрирующей вставки 9, которая не вращается, и, таким образом, заготовка 17 не вращается, когда она входит во вращающуюся матрицу 18 в зоне входа 11 в центральный канал, проходящий через матрицу. Вращение матрицы 18 создает трение о наружную поверхность невращающейся заготовки 17 при ее проталкивании через матрицу, и трение вызывает нагрев заготовки 17 до температуры, достаточной для деформирования материала заготовки. Например, металлическая заготовка может быть нагрета за счет трения до температуры, превышающей 1000°F (537,8°С), для деформирования. Требования к температуре разных материалов и разных металлов могут варьироваться, и в некоторых применениях могут быть подходящими температуры заготовок, которые меньше 1000°F (537,8°С). В отличие от других систем прессования (экструзии) сборная матирца 1 не требует предварительного нагрева заготовок перед прессованием, поскольку вращение матрицы 18 и трение, создаваемое за счет контакта с невращающейся заготовкой 17, обеспечивают энергию, которая вызывает нагрев заготовки до температуры деформации.

Сборная матрица 1 может быть использована для образования экструдированного материала в любой соответствующей системе прессования, включая, например, систему экструзионного прессования, описанную в заявке на патент США № 13/650,977, поданной 12 октября 2012, описание которой настоящим полностью включено в данный документ путем ссылки. Например, сборная матрица 1 может быть выполнена в системе 57 экструзионного пресса, показанной на фиг.2, для непрерывного прессования материала. Система 57 экструзионного пресса включает в себя секцию 58 держателя оправки и секцию 59 плиточной конструкции. Секция 58 держателя оправки включает в себя стержень 74 оправки, фиксаторы для подачи воды или охлаждающие элементы 60 и 61, зажимы или зажимные элементы 62 и 63 для оправки и систему подачи заготовки. Секция 58 держателя оправки опирается на механическую несущую конструкцию, которая не показана на фиг.2 для устранения чрезмерного усложнения чертежа, но которая служит в качестве опоры для компонентов держателя 58 оправки. Секция 59 плиточной конструкции включает в себя входную плиту 65 и заднюю матричную плиту 66, плунжерные плиты 67 и 68, центрирующую плиту 69 и вращающуюся матрицу 70, которая прижимается к задней матричной плите 66. Секция 59 плиточной конструкции опирается на раму 71, которая также служит в качестве опоры для двигателя 72 и соответствующих компонентов редуктора (непоказанных). Направление, вдоль которого происходит загрузка заготовки, перемещение и экструзия в соответствии с системой 57 экструзионного пресса, обозначено стрелкой В. Управление системой 57 экструзионного пресса может осуществляться, по меньшей мере частично, посредством системы на основе программируемого контроллера, которая управляет объектами подсистемы 77 подачи заготовки, экструзионной подсистемы 78 и охлаждающей подсистемы системы 57 экструзионного прессования.

Зажимы 62, 63 для оправки образуют систему 73 зажима стержня оправки, предназначенную для удерживания стержня оправки в заданном положении при одновременном обеспечении возможности непрерывной подачи множества заготовок вдоль и вокруг стержня 74 оправки для обеспечения непрерывной прессования. Управление зажимами 62, 63 для оправки может осуществляться посредством системы на основе программируемого контроллера для надежного удерживания стержня 74 оправки в заданном положении и предотвращения вращения стержня 74 оправки так, что в некоторый данный момент времени во время процесса прессования, по меньшей мере, один зажимов 62, 63 для оправки будет зажимать стержень 74 оправки. Зажимы 62, 63 для оправки задают положение стержня 74 оправки и предотвращают вращение стержня 74 оправки. Когда зажимы 62, 63 для оправки находятся в положении зажима, тем самым осуществляя зажим стержня 74 оправки, зажимы 62, 63 для оправки предотвращают перемещение заготовок вдоль стержня 74 оправки через зажимы.

Зажимы 62, 63 для оправки функционируют посредством попеременного зажима стержня 74 оправки для обеспечения возможности прохода одной или нескольких заготовок через соответствующий зажим для оправки в заданный момент времени. Например, расположенный ближе по ходу зажим 62 для оправки может осуществлять разжим стержня 74 оправки, в то время как расположенный дальше по ходу зажим 63 для оправки зажимает стержень 74 оправки. В любой заданный момент времени, по меньшей мере, один из зажимов 62, 63 для оправки предпочтительно зажимает стержень 74 оправки или иным образом входит в контактное взаимодействие со стержнем 74 оправки. Одна или несколько заготовок, образующих очередь или расположенных в определенном порядке рядом с расположенным ближе по ходу зажимом 62 для оправки, или перемещаемых вдоль стержня 74 оправки, могут проходить через открытый расположенный ближе по ходу зажим 62 для оправки. После того как определенное число заготовок пройдет через открытый расположенный ближе по ходу зажим 62 для оправки, зажим 62 для оправки может закрываться и, таким образом, возвращаться к зажиму стержня 74 оправки, и заготовки могут подаваться вперед к расположенному дальше по ходу, зажимному элементу 63. Расположенный дальше по ходу, зажимной элемент 63 может оставаться закрытым, тем самым он будет зажимать стержень 74 оправки, или расположенный дальше по ходу зажим 63 для оправки может открываться после того, как расположенный ближе по ходу зажим 62 для оправки снова осуществит зажим стержня 74 оправки. Несмотря на то, что два зажима 62, 63 для оправки показаны в системе 57 экструзионного пресса, следует понимать, что может быть предусмотрено любое соответствующее число зажимов для оправки.

Фиксаторы 60, 61 для подачи воды образуют систему 75 подачи воды к стержню оправки, предназначенную для подачи охлаждающей воды вдоль внутренней части стержня 74 оправки к наконечнику оправки во время процесса прессования. Управление захватами 60, 61 для воды может осуществляться посредством системы на основе программируемого контроллера для непрерывной подачи технологической охлаждающей воды к стержню оправки во время процесса прессования при одновременном обеспечении возможности непрерывной подачи множества заготовок вдоль и вокруг стержня 74 оправки. Фиксаторы 60, 61 для подачи воды функционируют так, что отсутствуют или по существу отсутствуют перерывы в подаче технологической охлаждающей воды к наконечнику оправки во время процесса прессования. Аналогично функционированию зажимов 62, 63 для оправки, рассмотренных выше, когда фиксаторы 60, 61 для подачи воды зафиксированы относительно стержня 74 оправки или введены в контактное взаимодействие со стержнем 74 оправки, фиксаторы 60, 61 для подачи воды предотвращают перемещение заготовок вдоль стержня 74 оправки через фиксаторы для подачи воды.

Фиксаторы 60, 61 для подачи воды функционируют так, что в любой заданный момент времени во время прессования, по меньшей мере, один из фиксаторов для подачи воды зафиксирован относительно стержня 74 оправки или введен в контактное взаимодействие со стержнем 74 оправки и, тем самым, обеспечивает подачу охлаждающей воды в стержень 74 оправки для ее подачи к наконечнику оправки. Когда заготовка проходит через один из фиксаторов 60, 61 для подачи воды, соответствующий фиксатор для подачи воды прерывает подачу охлаждающей воды и осуществляет разжим стержня 74 оправки или выходит из контактного взаимодействия со стержнем 74 оправки для обеспечения возможности прохода заготовки через данный фиксатор перед зажимом стержня 74 оправки вновь и продолжением подачи охлаждающей воды. Пока один из фиксаторов 60, 61 для подачи воды разжат или выведен из контактного взаимодействия со стержнем 74 оправки, другой фиксатор для подачи воды продолжает подавать охлаждающую воду к стержню оправки.

Например, расположенный ближе по ходу фиксатор 60 для подачи воды может осуществлять разжим стержня 74 оправки, когда расположенный дальше по ходу фиксатор 61 для подачи воды фиксируется относительно стержня 74 оправки. В любой заданный момент времени, по меньшей мере, один из фиксаторов 60, 61 для подачи предпочтительно зафиксирован относительно стержня 74 оправки для непрерывной подачи охлаждающей воды. Одна или несколько заготовок, образующих очередь или расположенных в определенном порядке рядом с расположенным ближе по ходу фиксатором 60 для подачи воды, или перемещаемых вдоль стержня 74 оправки, могут проходить через открытый расположенный ближе по ходу фиксатор 60 для подачи воды. После того как определенное число заготовок пройдет через открытый расположенный ближе по ходу фиксатор 60 для подачи воды, фиксатор 60 для подачи воды может закрываться и, таким образом, возвращаться к фиксации стержня 74 оправки и подаче охлаждающей воды, и заготовки могут подаваться вперед к расположенному дальше по ходу фиксатору 61 для подачи воды. Расположенный дальше по ходу фиксатор 61 для подачи воды может оставаться закрытым, тем самым он будет фиксировать стержень 74 оправки, или расположенный дальше по ходу фиксатор 61 для подачи воды может открываться после того, как расположенный ближе по ходу фиксатор 60 для подачи воды снова осуществит зажим стержня 74 оправки. Несмотря на то, что два фиксатора 60, 61 для подачи воды показаны в системе 57 экструзионного пресса, следует понимать, что может быть предусмотрено любое соответствующее число фиксаторов для подачи воды.

Стержень 74 оправки проходит по существу вдоль длины системы 57 экструзионного пресса и расположен с возможностью размещения наконечника оправки во вращающейся матрице 70. Вращающаяся матрица 70 может состоять из матрицы 18, показанной на фиг.1. Регулировку для надлежащего размещения наконечника оправки в матрице 70 выполняют посредством перемещения секции 58 держателя оправки, в результате чего стержень 74 оправки перемещается. Регулировки стержня 74 оправки и секции 58 держателя оправки могут быть по направлению к матрице 70 или от матрицы 70. Предпочтительно, если отсутствует возможность регулировки стержня 74 оправки и секции 58 держателя оправки, когда система 57 экструзионного пресса работает, хотя следует понимать, что в определенных вариантах осуществления может осуществляться регулирование стержня 74 оправки и/или секции 58 держателя оправки во время работы.

Как рассмотрено выше, система 57 экструзионного пресса включает в себя секцию 59 плиточной конструкции, имеющую входную плиту 65 и заднюю матричную плиту 66, плунжерные плиты 67 и 68, центрирующую плиту 69 и вращающуюся матрицу 70, которая прижимается к задней матричной плите 66. Рядом с входной плитой 65 находится комплект 76 плунжерных плит, который включает в себя первую плунжерную плиту 67, или А-плунжер, и вторую плунжерную плиту 68, или В-плунжер. Первая и вторая плунжерные плиты 67, 68 осуществляют подачу заготовок в центрирующую плиту 69, которая осуществляет зажим заготовок и предотвращает вращение заготовок перед их входом во вращающуюся матрицу 70, которая поджата к задней матричной плите 66.

Плунжерные плиты 67, 68 функционируют посредством зажима заготовок и создания по существу постоянного толкающего усилия в направлении экструзионной сборной матрицы 70. В любой заданный момент времени, по меньшей мере, одна из плунжерных плит 67, 68 зажимает заготовку и обеспечивает подачу заготовки вперед вдоль стержня 74 оправки для создания постоянного толкающего усилия. Плунжерные плиты 67, 68 образуют конечную часть подсистемы 77 подачи заготовок перед входом заготовки в центрирующую вставку 69 и вращающуюся матрицу 70 экструзионной подсистемы 78. Аналогично части пути подачи заготовок перед входной плитой 65, часть перед плунжерными плитами 67, 68 предпочтительно обеспечивает непрерывную установку заготовок в заданном положении для минимизации каких-либо зазоров между заготовкой, которая зажата плунжерными плитами 67, 68, и следующей заготовкой.

Как рассмотрено выше, плунжерные плиты 67, 68 непрерывно толкают заготовки во вращающую матрицу 70. Плунжеры 67, 68 попеременно зажимают заготовки и осуществляют подачу заготовок вперед к вращающейся матрице 70 и во вращающуюся матрицу 70, и затем осуществляют разжим поданных вперед заготовок и отвод для следующего цикла зажима/подачи вперед. Предпочтительно имеется перекрытие между временем, когда один плунжер прекращает толкание и другой плунжер «собирается» начать толкание, так что всегда имеет место постоянное давление, действующее на вращающуюся матрицу 70. Плунжеры 67, 68 перемещаются вперед и отводятся посредством плунжерных цилиндров, присоединенных к соответствующему плунжеру. Как показано, имеются два плунжерных цилиндра 79, 80 на плунжер. Первый комплект плунжерных цилиндров 80 расположен слева и справа от входной плиты 65 (хотя правый плунжерный цилиндр скрыт из виду за левым плунжерным цилиндром). Первый комплект плунжерных цилиндров 80 соединен с первой плунжерной плитой 67 и выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность перемещения первого плунжера 67, когда первый плунжер 67 осуществляет подачу заготовок вперед и отводится для захвата следующей заготовки. Второй комплект плунжерных цилиндров 79 расположен сверху и снизу от входной плиты 65. Второй комплект плунжерных цилиндров 79 соединен со второй плунжерной плитой 68 и выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность перемещения второго плунжера 68, когда второй плунжер 68 осуществляет подачу заготовок вперед и отводится для захвата следующей заготовки. Несмотря на то, что показаны два плунжерных цилиндра для каждой из первой и второй плунжерных плит 67, 68, следует понимать, что может быть предусмотрено любое соответствующее число плунжерных цилиндров, и в определенных вариантах осуществления плунжерные цилиндры могут быть присоединены как к первому, так и ко второму плунжерам 67, 68.

Центрирующая плита 69 принимает заготовки, поданные вперед посредством плунжеров 67, 68, и служит для удерживания заготовок во время процесса прессования перед входом заготовок во вращающуюся матрицу 70. Когда центрирующая плита 69 расположена в заданном положении для процесса прессования, центрирующая плита 69 по существу становится частью экструзионной матрицы 70. То есть, центрирующая вставка центрирующей плиты 69 по существу прилегает к вращающейся матрице 70. Однако сама центрирующая плита 69 и компоненты в ней, включая центрирующую вставку, не вращаются вместе с вращающейся матрицей 70. Когда матрица 70 вращается, центрирующая плита 69 предотвращает вращение заготовок, которые больше не удерживаются вторым плунжером, за счет зажима заготовок и, тем самым, предотвращает вращение заготовок перед входом заготовок во вращающуюся матрицу 70.

Если снова обратиться к сборной матрице 1 по фиг.1, следует отметить, что при использовании данной матрицы в процессе прессования, например, в системе прессования по фиг.2, центрирующая вставка 9 подается вперед к переднему краю матрицы 18, так что передняя поверхность 55 центрирующей вставки 9 контактирует с передней поверхностью 16 матрицы 18. Данная ориентация матрицы 18 и центрирующей вставки 9 во время прессования показана на фиг.3. В данной ориентации контакт между торцами 55 и 16 соответственно центрирующей вставки 9 и матрицы 18 предотвращает выход материала из матрицы 18 во время процесса прессования. Для начала прессования заготовку 17 подают вперед по стержню 10 оправки в направлении стрелки А и через сборную матрицу 1 для прессования заготовки 17 в прессованное (экструдированное) трубное изделие. Перед входом в сборную матрицу 1 заготовку 17 подают вперед в отверстие 15 центрирующей вставки 9, в котором захваты 44 входят в контактное взаимодействие с наружной поверхностью заготовки 17. При подаче заготовки 17 вперед через отверстие 15 данные захваты 44 предотвращают вращение заготовки 17, когда заготовка 17 входит в контакт с вращающейся внутренней поверхностью 14 матрицы 18.

В то время как заготовка 17 и центрирующая вставка 9 не вращаются во время процесса прессования, матрица 18 и диск 8 основания, к которому присоединена матрица, приводятся во вращение посредством шпинделя 56 с приводом от двигателя. При продвижении заготовки 17 через центрирующую вставку 9 она проходит через вход 11 матрицы 18 и входит в контакт с внутренней поверхностью 14 матрицы 18. Закручивающая сила будет приложена к наружной поверхности заготовки 17 вследствие контакта при натяге между вращающейся матрицей 18 и заготовкой 17. Захваты 44 центрирующей вставки 9 противодействуют данной закручивающей силе и предотвращают вращение заготовки 17 перед ее входом в матрицу 18, в результате чего создается трение и выделяется энергия, которая обеспечивает нагрев заготовки 17.

Профиль конической внутренней поверхности 14 матрицы 18 определяется формой и ориентацией центральных отверстий, которые проходят через диски в матрице 18. Матрица 18 образована из пакета матричных дисков, включающего стальной концевой держатель 3, входной диск 4, первый промежуточный диск 5, второй промежуточный диск 6 и выходной диск 7. Диски из данной последовательности, которая образует матрицу 18, расположены вместе в виде пакета, прикреплены друг к другу посредством крепежной детали, такой как болт 2 на фиг.1, и присоединены к диску 8 основания. Болт 2 вставлен в каждое из сквозных отверстий 12, которые проходят через каждый из дисков 3-8. При этом диск 8 основания присоединен к шпинделю 56 с приводом от двигателя, который обеспечивает вращение диска 8, а также дисков 3-7 матрицы 18. В определенных вариантах осуществления может быть использована матрица, которая включает в себя больше или меньше пяти дисков 3-7, показанных в матрице 18.

Внутренняя поверхность 14, образуемая центральными отверстиями дисков матрицы 18, имеет конический профиль, который вызывает сужение внутреннего канала, проходящего через матрицу 18 от входа 11 к выходу канала в зоне выходного диска 7. Таким образом, при приложении силы к заготовке 17 для проталкивания заготовки через матрицу 18 материал заготовки 17 подвергается прессования по мере уменьшения наружного диаметра материала под действием усилия для его прохода через каждый из дисков 3-7. Размеры дисков 3-7 и взаимодействие между внутренней поверхностью 14 и заготовкой 17 описано более подробно ниже со ссылкой на фиг.4-13.

Фиг.4-9 показывают каждый из дисков 3-7 в матрице 18 и диск 8 основания, к которому присоединена матрица 18. Фиг.4 показывает стальной концевой держатель 3 матрицы 18, который образует передний торец 16 матрицы и вход 11 во внутренний канал м