压料棒的制造方法和设备的制造方法
【专利摘要】本发明涉及由冲压加工、切割加工和/或切削加工的废料、尤其是镁或镁合金的废料无需经过熔化作业地制造压料棒的方法和设备。执行该方法的设备主要由用于废料的存放装置(1)、废料粉碎装置(2)、用于制造圆形锭块(7)的压块机(3)和用于将圆形锭块(7)成形为压料棒(6)的挤压机(5)构成。
【专利说明】压料棒的制造方法和设备
[0001] 本发明涉及用于制造压料棒的制造方法和设备，所述压料棒用于挤出由镁或镁合 金构成的型材。
[0002] 在制造由镁或镁合金构成的半成品和构件时，在切削加工中以及在冲压或切割加 工中都产生碎肩或冲压废料或切割废料。
[0003]与制造的半成品或构件所具备的材料性能相比，所产生的边角料仍具有相同的材 料性能。
[0004] 这种边角料通常被集中且通过熔化被供给废物利用。
[0005] 为了使所述边角料能更好管理地用于废物处理和继续加工并且在熔化过程中获 得较高效率，松散碎肩被压制成金属饼块。
[0006] 例如由EP 0367 859 A1公开了为此可用的压块机。为了制造形状稳定的饼块，压 块机具有预压室以及后置的压制室。待压制的材料通过供应螺杆被供给预压机活塞，从而 装料室被一直填充至期望高度。随后操作压制活塞，以压实材料。
[0007] 由DE 10 2008 038 966 B3公开了另一种用于将金属碎肩压制成金属饼块的装 置。用于将金属碎肩压制成金属饼块的装置具有用于金属碎肩的储料容器，其后面设有叶 轮。叶轮将金属碎肩供给预压室。一个压制室与该预压室相连，在压制室中，被预压实的金 属碎肩随后被压制成金属饼块，接着被供给熔化作业。由此一来，冲压废料或裁切废料无法 被加工，因为它们的几何形状尺寸比金属碎肩大许多。在此不利的是，一方面，切割边角料 的收集、存放和预处理的成本高，另一方面，为了废物利用而进行的熔化耗用大量能量。
[0008] US-PS 2 391 752描述了一种由铝或铝合金的废料来制造成品如管、棒和型材的 方法，包括压缩废料并将其保持在约300°C温度和约3-8吨/平方英尺压力下，由此破碎废料 颗粒的氧化物涂层并形成新的金属接触面，接着升温至约350°C-450°C，并且在压制装置中 在约18-40吨/平方英尺压力下成形为成品。
[0009] 由DE 10 2012 002 009 A1公开了用于由切割边角料挤压制造无孔型材的设备和 方法。该设备包括挤压机，其具有压缩室、挤压杆、挤压模和挤压筒，由切割加工方法的切割 边角料或类似物如碎肩或边角料构成的废料堆可被填入挤压筒。该设备在挤压模和压缩室 之间具有在挤压模侧密封该压缩室的盖，挤压杆将由切割边角料构成的废料堆压缩向所述 盖而形成压坯，同时去除在压缩室和废料堆中余下的流态夹杂。在移除盖之后，被压缩的压 坯被压迫穿过呈型材横截面形状的挤压模。
[0010] "压缩成压还"是在压缩室内进行的，压缩室的敞开端可相对于挤压模被关闭，在 加热条件下且在保持不变的液静压状况下经过可预定的时间段形成压坯。
[0011] 在此不利的是，挤压机在制造挤压型材时相对长时间地停机，因为每次在借助挤 压模将压坯成形为型材后都必须在相同的挤压机上由切割边角料制造新压坯。这尾随着相 对长的用于真正型材加工和随后型材继续加工的停机时间。另一个缺点在于，所述盖须在 压缩室和挤压模的末端之间被摆转入或移入。因为它们一方面封闭压缩室且另一方面在挤 压过程中又须放开至挤压模的通路，故其安装至现有的挤压设备中牵扯到更高的成本。
[0012] 大多数挤压设备以卧式挤压杆和挤压筒工作。因为这种设计结构，填充切割边角 料是相对困难的，或者说填满程度有待改进。
[0013] 本发明着眼于以下问题，挤压作业所需要的压料棒由冲压加工、切割加工和/或切 削加工的废料制造并且确实不需要使废料经受熔化作业。本发明包含在工艺及工厂基础结 构方面的大量设计要素。这些要素在其整体应用情况下允许很高效且极其环保的室内回收 作业。这些要素是：
[0014] 1.本发明尤其涉及镁合金，其很良好地动态再结晶且类型单纯地被供给废料回收 作业。
[0015] 2.整个车间包括安装在其中的回收设备在内被如此空气调节，即，防止扩大的氧 化物生成或氢氧化物生成。这一般通过限制相对空气湿度来做到。
[0016] 3.干燥的、不含化学品的冲压废料或碎肩进入到回收循环中。
[0017] 4.出于安全考虑，废料粉碎并非以撕扯方法进行，而是以裁切方法进行。这避免有 害粉尘量的出现。
[0018] 根据本发明，由冲压加工、切割加工和/或切削加工的废料制造压料棒的方法包括 以下步骤：
[0019] -从存放装置取出废料，其中，冲压加工或切割加工的废料借助装置被粉碎并随后 或许与切削加工的废料混合；
[0020] -用废料混合物填充该圆形压模并且压制（压实）该废料混合物而形成具有大于 60%的密实度的圆形锭块；
[0021]-将圆形锭块加热到高于250°C的温度；
[0022]-将圆形锭块装入挤压机的挤压筒并模压出具有大于95%的密实度的压料棒条。
[0023] 还可能的是，该废料混合物在填充该圆形压模之前经受"预压实"。
[0024] 根据本发明，用于由冲压、切割和/或切削加工的废料制造压料棒的设备包括：用 于废料的存放装置、废料粉碎装置、用于制造圆形锭块的压块机、用于加热圆形锭块的炉及 制造压料棒的挤压机。存放装置此时可如下设计:设置多个储舱，用于具有不同几何尺寸的 废料。碎肩具有相对细的粒度，因此能被直接填入压块机，而冲压废料或裁切废料借助装置 被分解成合适尺寸。
[0025] 废料粉碎装置最好按照切割方法工作，由此尽量减少粉尘出现。或许可以混合各 个储舱的废料并借助预压实机被送入压块机中。预压实机最好被加热且以螺杆压实机形式 构成。
[0026] 被填入压块机的压筒内的废料在那里被压实成具有大于60 %的密实度的圆形锭 块。在压块机中的压实之后是加热圆形锭块和在常规挤压机中挤压圆形锭块而形成压料棒 条，其中，它在离开挤压模之后被切断至相应长度。通过使用阴模(在该阴模中，材料在施加 压力情况下被一次或多次转向），在压制过程中在材料内部剪切变形(多次剪切和剪切应变 累积)下出现颗粒细度的改善。可选地，可以在高于400 °C的温度在约6小时的时间内完成压 料棒的均质化。
[0027] 接着，成品压料棒具有大于95%的密实度且能随后被暂时存放，或者立即在压制 线上被继续加工成成品挤压型材。这有以下优点，在挤压生产线上的停机时间仅被限制为 压料棒条的更换时间。由回收材料(废料)构成的成品压料棒具有以下性能，其静态、动态且 轮流满足合金规范，进而与原始制成的压料棒相比，可按同等资格得以采用。
[0028] 恰好在汽车制造领域中，目前采用了由挤压型材制造的许多构件。因为轻型结构， 在此建议镁或镁合金。
[0029] 它们通常在具有多条压制加工线的大型设备中制造，因此也出现相应较多的材料 废料。最适于加工的镁合金是具有低的堆垛层错能（Stapelfehlerenergie)的，它能借此良 好地动态再结晶。本发明的优点就在于此。因为产生大量材料废料，故它们无需再被输送至 材料制造商处以熔化和铸造新的半成品，而是可以在生产厂内被变形为新的压料棒。
[0030] 将结合实施例来详述本发明。
[0031] 其中：图1示出本发明设备的示意图。
[0032] 图1示出根据本发明的用于制造压料棒1的设备的示意图。它主要由用于来自连续 生产的材料废料的存放装置构成。因为对于整个生产采用同一种材料即镁合金且最好是名 为MnE21 ?的合金，故材料废料也是类型单纯的废料。
[0033] 在存放装置1中，废料根据其几何尺寸被分开存放。例如来自切削加工的小粒度废 料可以被直接送入压块机3中。具有较大几何尺寸的废料如冲压废料或下脚料借助装置2被 粉碎成粒度适当的废料。它们随后可以被送入压块机3中，或是可以与其它废料例如碎肩混 合。
[0034] 压块机3以具有竖直的圆形压模的机械压块机形式构成。该竖直设计结构简化了 压模的填充并也允许填充得尽量满。也可以想到具有多个并排的压模的压制装置。通过压 力作用于压模的内填物，形成具有高于60%的密实度的圆形锭块。
[0035] 所制成的圆形锭块7在炉4内被加热到约450 °C温度。接着，被加热的圆形锭块7被 送入挤压机5的挤压筒并且通过施压而变形成压料棒6或压料棒条。在压料棒条情况下，它 可以在脱离阴模后例如通过飞锯被相应截断。此时形成的压料棒具有大于95%的密实度。
[0036] 接着，所述压料棒在压制线上的挤压机中被继续加工成相应的型材或被暂时存 放。可选地，压料棒的均质化可以在高于400 °C的温度且在约6小时的时间内进行。
[0037]附图标记列表 [0038] 1-存放装置
[0039] 2-粉碎装置
[0040] 3-压块机
[0041] 4-炉
[0042] 5-挤压机
[0043] 6-压料棒
[0044] 7-圆形锭块
【主权项】
1. 一种由冲压加工、切割加工和/或切削加工的废料来制造压料棒的方法， 其特征是， 在第一步骤中，自存放装置（1)取出废料，其中，冲压加工或切割加工的废料借助装置 (2)被粉碎，随后或许与切削加工的碎料混合， 在第二步骤中，在圆形的压模中填充废料混合物并且所述废料混合物被压制成密实度 大于60 %的圆形锭块(7)， 在第三步骤中，所述圆形锭块(7)被加热到高于250°C的温度，并且 在第四步骤中，被加热的圆形锭块(7)被送入挤压机(5)的挤压筒并通过模压被成形为 密实度大于95 %的压料棒。2. 根据权利要求1的方法，其特征是，所述废料混合物在填充所述圆形的压模之前接受 预压缩。3. -种用于按照权利要求1的方法由冲压加工、切割加工和/或切削加工的废料制造压 料棒的设备， 其特征是， 该设备基本上包括：用于废料的存放装置（1)、废料粉碎装置（2)、用于制造圆形锭块 (7)的压块机(3)、用于加热所述圆形锭块(7)的炉(4)以及用于由所述圆形锭块(7)制造所 述压料棒(6)的挤压机(5)。4. 根据权利要求3的设备，其特征是，用于粉碎冲压加工或切割加工废料的装置(2)布 置在所述存放装置(1)和所述压块机(3)之间。5. 根据权利要求3的设备，其特征是，在所述压块机(3)之前设有用于预压缩所述废料 混合物的装置。6. 根据权利要求3和权利要求4和5中至少一项的设备，其特征是，所述压块机(3)具有 至少一个竖直的圆形压模。
【文档编号】B21C23/01GK105960324SQ201480074761
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2014年11月27日
【发明人】安德烈亚斯·耶格, 卡尔海茵茨·林德涅, 拉尔夫·安德泽肯
【申请人】乌尔里希·伯夫克