[發明專利]一種車廂廂體的環形擠壓裝置和方法

有效

• 申請號: 201611232903.8
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106734305B
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: 閆丹;閻善武
• 申請（專利權）人: 閻善武
• 主分類號: B21C23/21
• 分類號: B21C23/21;B21C29/00
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責任公司 61108
• 代理人: 鮑燕平

本發明提供了一種車廂廂體的環形擠壓裝置和方法，主要應用于高鐵車廂、地鐵車廂、輕軌車廂、飛機機身和飛船機身等鋁合金或鎂合金廂體類的生產，利用環形擠壓實現了整體車廂一次擠壓成形，省掉常用的摩擦攪拌焊縫，使火車客車車廂成為無縫廂體，采用四個環形主油缸驅動擠壓活動橫梁，采用分流模與空心模具技術，使用環形空心擠壓筒，對空心鑄錠直接擠壓成形車廂廂體。該環形擠壓技術在擠壓過程中，由于省去焊縫工藝，一次擠壓成型，縮短了擠壓成型工藝路線，且生產的車廂箱體重量減輕，符合高鐵減重提速的發展方向，同時，環形擠壓工藝也降低了生產成本，具有節能減排的效果。

技術領域

本發明屬于大型有色金屬擠壓技術領域，具體涉及一種鋁合金或鎂合金廂體的環形擠壓裝置和方法，尤其是高鐵車廂、地鐵車廂、輕軌車廂、飛機機身和飛船機身等鋁合金或鎂合金廂體類的生產技術。

背景技術

目前，世界范圍內的高鐵列車車廂生產普遍采用小斷面鋁合金型材經過縱向的內外表面摩擦攪拌焊接技術，即由多根空心長型材，經過多道次的拼組摩擦攪拌焊形成的車廂。

摩擦攪拌焊是英國焊接研究所提出的，摩擦攪拌焊除了具有普通摩擦焊技術的優點外，還可以進行多種接頭形式和不同焊接位置的連接。摩擦攪拌焊方法與常規摩擦焊一樣，摩擦攪拌焊也是利用摩擦熱與塑性變形熱作為焊接熱源，不同之處在于摩擦攪拌焊焊接過程是由一個圓柱體或其他形狀（如帶螺紋圓柱體）的攪拌針伸入工件的接縫處，通過焊頭的高速旋轉，使其與焊接工件材料摩擦，從而使連接部位的材料溫度升高軟化。同時對材料進行攪拌摩擦來完成焊接的。在焊接過程中工件要剛性固定在背墊上，焊頭邊高速旋轉，邊沿工件的接縫與工件相對移動。焊頭的突出段伸進材料內部進行摩擦和攪拌，焊頭的肩部與工件表面摩擦生熱，并用于防止塑性狀態材料的溢出，同時可以起到清除表面氧化膜的作用。在焊接過程中，攪拌針在旋轉的同時伸入工件的接縫中，旋轉攪拌頭（主要是軸肩）與工件之間的摩擦熱，使焊頭前面的材料發生強烈塑性變形，然后隨著焊頭的移動，高度塑性變形的材料逐漸沉積在攪拌頭的背后，從而形成摩擦攪拌焊焊縫。中車長客、中車青島四方、中車唐山客車、龐巴迪、阿爾斯通、西門子和日本三菱公司等均采用此技術。

但是，隨著高鐵、地鐵和城市輕軌列車的發展，鋁合金或者鎂合金整體車廂的生產技術也隨之創新和發展，而現有的摩擦攪拌焊存在以下不足：（1）摩擦攪拌焊接技術，只能實現兩個有一定高度的型材的表面焊接，而型材的中間無法焊接而也就無法連接；（2）摩擦攪拌焊接技術工藝（1990年英國人發明）已經落后了，工藝路線太長；（3）同樣承載條件下，摩擦攪拌焊接成形的箱體更重，不適合于高鐵減重提速的發展方向；（4）生產工序多，成本高，整體碳排放大，不適合于綠色發展趨勢。

發明內容

本發明的目的是克服現有的用于生產高鐵、地鐵和城市輕軌列車廂體的摩擦攪拌焊技術存在的工藝路線長、生產的廂體過重和成本高的問題。

為此，本發明提供了一種車廂廂體的環形擠壓裝置，包括固定安裝在固定橫梁上的外模具和固定安裝在活動橫梁上的擠壓軸，固定橫梁和活動橫梁均為方形結構，兩者平行且相對設置，活動橫梁的四個角分別貫穿有柱形的導向壓套，導向壓套的一端固定在固定橫梁上，另外一端穿過活動橫梁后插入環形柱塞，每一個環形柱塞安裝在一個環形油缸內，環形油缸驅動活動橫梁沿著導向壓套移動；

所述外模具和擠壓軸之間設有容納空心鑄錠的擠壓筒，固定橫梁兩個相對的側邊上分別安裝有一個擠壓筒油缸，兩個擠壓筒油缸分別與擠壓筒連接，擠壓筒在擠壓筒油缸的驅動下沿導向壓套往返移動。

所述每一個導向壓套內設有多根拉桿，拉桿的一端貫穿固定橫梁并與固定橫梁螺栓連接，另外一端穿過環形油缸并與環形油缸螺栓連接。

所述擠壓軸為中空矩形結構，擠壓軸的一端為大直徑端，固定在活動橫梁上，另外一端為小直徑端，空心鑄錠套在小直徑端外壁上。

還包括空心矩形結構的懸臂支撐，懸臂支撐的一端插入空心鑄錠并固定在活動橫梁上，另外一端安裝在出料臺末端，懸臂支撐的長度為25～33米。