Устройство и способ предварительного нагрева экструзионной матрицы

Изобретение относится к области обработки металлов давлением. Способ предварительного нагрева экструзионной матрицы перед ее установкой в экструдер, включает два этапа, осуществляемых посредством контроллера устройства для предварительного нагрева экструзионной матрицы, причем первый этап включает нагрев экструзионной матрицы с использованием первой группы нагревающих элементов, обращенных к по существу плоским торцевым граням экструзионной матрицы, и второй группы нагревающих элементов, обращенных к криволинейной наружной поверхности экструзионной матрицы. Последующий второй этап включает нагрев экструзионной матрицы с использованием только первой группы нагревающих элементов для доведения матрицы до требуемой температуры предварительного нагрева или нагрев экструзионной матрицы с использованием первой группы нагревающих элементов и второй группы нагревающих элементов, работающих c мощностью, при которой криволинейная наружная поверхность экструзионной матрицы получает меньше прямого теплового излучения, чем во время первого этапа, для доведения матрицы до требуемой температуры предварительного нагрева. Технический результат заключается в обеспечении нагрева матрицы быстрым и эффективным способом. 2 н. и 9 з.п.ф-лы, 15 ил., 1 пр.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Данное изобретение относится в целом к экструзии и, в частности, к устройству и способу предварительного нагрева экструзионной матрицы.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Экструзия включает придание формы заготовке путем ее проведения через экструзионную матрицу с использованием экструзионного пресса. Во время этого процесса форма поперечного сечения экструдированной заготовки в целом соответствует форме отверстия экструзионной матрицы. Металлы и металлические сплавы могут быть экструдированы с использованием «горячей экструзии» или «холодной экструзии», в зависимости от температуры, при которой выполняется экструзия. Во время горячей экструзии как заготовка, так и экструзионная матрица поддерживаются при повышенной температуре. Например, алюминий и алюминиевые сплавы обычно подвергаются горячей экструзии при температурах, составляющих от приблизительно 350 градусов Цельсия (°С) до приблизительно 500°С.

[0003] Во время процесса горячей экструзии экструзионные матрицы обычно предварительно нагреваются до температуры экструзии в отдельной печи перед их установкой в экструзионный пресс. Такой предварительный нагрев уменьшает время, необходимое для приведения указанного пресса в рабочее состояние, с увеличением тем самым его пропускной способности.

[0004] Оборудование для предварительного нагрева рассматривалось и ранее. Например, в патенте США №7393205 (Schwartz) описано устройство для нагрева экструзионных матриц перед их установкой в экструдер, при этом матрицы нагреваются до заданной температуры и поддерживаются при этой температуре. Устройство содержит газонепроницаемый и теплоизолированный корпус печи, имеющий по меньшей мере одно входное и выходное отверстие с заслонкой печи, при этом внутри корпуса имеется ударная форсуночная область, в которую может быть помещена экструзионная матрица. Устройство снабжено нагревающими средствами, которые нагревают текучую среду, проходящую через отверстия указанной области.

[0005] В патенте США №6884969 (Brach и др.) описана инфракрасная прессовая печь, содержащая лоток для размещения экструзионной матрицы. В лотке расположена термопара, поддерживаемая в непосредственном контакте с матрицей. Контроллер, соединенный с термопарой, непрерывно считывает температуру матрицы. Когда температура матрицы достигает порогового значения, мощность инфракрасного нагревающего элемента в печи уменьшается. При достижении требуемой температуры матрицы контроллер выполняет непрерывное регулирование мощности нагревателя для поддержания матрицы при требуемой температуре.

[0006] В заявке на европейский патент №0529198 (Perdersoli) описана печь с регулируемой атмосферой для предварительного нагрева матриц для экструдирования алюминия и его сплавов. Печь содержит опорную раму, ограничивающую у части боковой стены по меньшей мере одну камеру, которая может быть плотно закрыта по отношению к внешней окружающей среде, дверь камеры, которая может быть открыта в наружном направлении и содержит опорную раму для предварительно нагреваемого элемента, и резисторы для нагрева камеры.

[0007] Несмотря на то, что известные устройства и способы предварительного нагрева экструзионной матрицы могут отвечать требованиям, в целом существует необходимость в усовершенствованиях. Таким образом, целью является по меньшей мере создание новых устройства и способа для предварительного нагрева экструзионной матрицы.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0008] Соответственно, в одном аспекте предложен способ предварительного нагрева экструзионной матрицы, включающий нагрев экструзионной матрицы с использованием первой группы нагревающих элементов и второй группы нагревающих элементов и последующий нагрев экструзионной матрицы с использованием только первой группы нагревающих элементов для доведения экструзионной матрицы до требуемой температуры предварительного нагрева или нагрев экструзионной матрицы с использованием первой группы нагревающих элементов и второй группы нагревающих элементов, работающих при пониженной мощности, для доведения экструзионной матрицы до требуемой температуры предварительного нагрева.

[0009] Нагревающие элементы первой группы могут быть обращены к по существу плоским торцевым граням экструзионной матрицы, а нагревающие элементы второй группы обращены к криволинейной наружной поверхности экструзионной матрицы.

[0010] Во время нагрева с использованием первой и второй групп нагревающих элементов экструзионная матрица может нагреваться до тех пор, пока не будет достигнута окружающая температура, превышающая требуемую температуру предварительного нагрева.

[0011] Требуемая температура предварительного нагрева может составлять от приблизительно 750 до приблизительно 900 градусов Фаренгейта (°F) (от 399°С до 482°С). Требуемая температура предварительного нагрева может составлять около 875°F (468°С).

[0012] В другом аспекте предложено устройство предварительного нагрева экструзионной матрицы, содержащее по меньшей мере одну печь для матрицы, содержащую первый набор противолежащих стенок, поддерживающих первую группу нагревающих элементов, и второй набор противолежащих стенок, поддерживающих вторую группу нагревающих элементов, и контроллер, предназначенный для независимого управления первой и второй группами нагревающих элементов для предварительного нагрева экструзионной матрицы, расположенной в указанной по меньшей мере одной печи.

[0013] Нагревающие элементы первой группы могут быть расположены так, что они обращены к по существу плоским торцевым граням экструзионной матрицы, а нагревающие элементы второй группы расположены так, что они обращены к криволинейной наружной поверхности экструзионной матрицы.

[0014] Контроллер может обеспечивать управление первой и второй группами нагревающих элементов до тех пор, пока окружающая температура не достигнет первой температуры, и последующее управление только первой группой нагревающих элементов для доведения экструзионной матрицы до второй температуры или управление первой группой нагревающих элементов и второй группой нагревающих элементов, работающих при пониженной мощности, для доведения экструзионной матрицы до второй температуры.

[0015] Первая температура может быть выше, чем вторая температура. Первая температура может составлять от приблизительно 900 до приблизительно 1100°F (от 482 до 593°С). Вторая температура может быть требуемой температурой предварительного нагрева экструзионной матрицы. Указанная требуемая температура может составлять от приблизительно 750 до приблизительно 900°F (от 399 до 482°С). Требуемая температура предварительного нагрева может составлять около 875°F (468°С).

[0016] В еще одном аспекте предложен способ предварительного нагрева экструзионной матрицы, включающий нагрев экструзионной матрицы с использованием набора нагревающих элементов, расположенных в таких положениях, что они по существу окружают указанную матрицу, и последующий нагрев экструзионной матрицы с использованием только первой подгруппы нагревающих элементов или нагрев экструзионной матрицы с использованием указанного набора нагревающих элементов со второй подгруппой нагревающих элементов, работающих при пониженной мощности.

[0017] Во время нагрева экструзионной матрицы с использованием набора нагревающих элементов могут приводиться в действие нагревающие элементы, расположенные смежно с противоположными сторонами и смежно с противоположными торцами матрицы, а во время нагрева экструзионной матрицы с использованием только первой подгруппы нагревающих элементов приводят в действие только нагревающие элементы, расположенные смежно с противоположными торцами матрицы.

[0018] Во время нагрева экструзионной матрицы с использованием набора нагревающих элементов могут приводиться в действие нагревающие элементы, расположенные смежно с противоположными сторонами и смежно с противоположными торцами матрицы, а во время нагрева экструзионной матрицы с использованием указанного набора нагревающих элементов со второй подгруппой нагревающих элементов, работающих при пониженной мощности, нагревающие элементы, расположенные смежно с наружной криволинейной поверхностью матрицы, приводят в действие при пониженной мощности.

[0019] В еще одном аспекте предложено устройство предварительного нагрева экструзионной матрицы, содержащее по меньшей мере одну печь для матрицы, содержащую камеру и набор нагревающих элементов, расположенных в таких положениях, что они по существу окружают экструзионную матрицу, расположенную в указанной камере, и контроллер, предназначенный для управления нагревающими элементами до тех пор, пока камера не достигнет первой температуры, и последующего управления первой подгруппой нагревающих элементов для доведения экструзионной матрицы до требуемой температуры предварительного нагрева или управления нагревающими элементами путем управления второй подгруппой нагревающих элементов, работающих при пониженной мощности, для доведения экструзионной матрицы до требуемой температуры предварительного нагрева.

[0020] Указанная по меньшей мере одна печь для матрицы может содержать нагревающие элементы, расположенные смежно с противоположными сторонами и смежно с противоположными торцами экструзионной матрицы, при этом контроллер обеспечивает управление всеми нагревающими элементами до тех пор, пока камера не достигнет первой температуры, и обеспечивает управление только нагревающими элементами, расположенными смежно с противоположными торцами экструзионной матрицы, для доведения матрицы до требуемой температуры предварительного нагрева.

[0021] Указанная по меньшей мере одна печь для матрицы может содержать нагревающие элементы, расположенные смежно с противоположными сторонами и смежно с противоположными торцами экструзионной матрицы, при этом контроллер обеспечивает управление всеми нагревающими элементами до тех пор, пока камера не достигнет первой температуры, и обеспечивает управление нагревающими элементами, расположенными смежно с криволинейной наружной поверхностью экструзионной матрицы и работающими при пониженной мощности, для доведения матрицы до требуемой температуры предварительного нагрева.

[0022] Первая температура может составлять от приблизительно 900 до приблизительно 1100°F (от 482 до 593°С). Требуемая температура предварительного нагрева может составлять от приблизительно 750 до приблизительно 900°F (от 399 до 482°С). Указанная требуемая температура может составлять около 875°F (468°С).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0023] Ниже приведено более подробное описание вариантов выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

[0024] фиг. 1 изображает вид в аксонометрии устройства предварительного нагрева экструзионной матрицы,

[0025] фиг. 2 изображает вид спереди устройства предварительного нагрева экструзионной матрицы, показанного на фиг. 1,

[0026] фиг. 3 изображает вид сверху устройства предварительного нагрева экструзионной матрицы в разрезе по линии 3-3 на фиг. 2,

[0027] фиг. 4 изображает вид сбоку устройства предварительного нагрева экструзионной матрицы, показанного на фиг. 1, по линии 4-4 на фиг. 2,

[0028] фиг. 5а, 5b, и 5с изображают соответственно виды спереди, сбоку и в аксонометрии экструзионной матрицы,

[0029] фиг. 6 изображает вид в аксонометрии устройства предварительного нагрева экструзионной матрицы, показанного на фиг. 1, изображающий одну из его печей для матрицы в открытом состоянии и с загруженной в нее экструзионной матрицей,

[0030] фиг. 7 изображает вид сверху в разрезе устройства предварительного нагрева экструзионной матрицы, показанного на фиг. 6,

[0031] фиг. 8 изображает вид сбоку в разрезе устройства предварительного нагрева экструзионной матрицы, показанного на фиг. 6,

[0032] фиг. 9 изображает блок-схему, иллюстрирующую этапы процесса предварительного нагрева экструзионной матрицы с помощью устройства предварительного нагрева экструзионной матрицы, показанного на фиг. 1,

[0033] фиг. 10а, 10b и 10с изображают соответственно виды спереди, сбоку и сверху пластины, образующей часть другого варианта выполнения экструзионной матрицы, и

[0034] фиг. 11 изображает график температуры экструзионной матрицы, измеренной термопарой, в зависимости от времени.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ

[0035] На фиг. 1-4 изображено устройство или средство предварительного нагрева экструзионной матрицы, предназначенное для предварительного нагрева экструзионной матрицы до ее установки в экструдер и обозначенное в целом номером 20 позиции. В данном варианте выполнения устройство 20 содержит пару печей 22 для матрицы, каждая из которых предназначена для размещения и нагрева экструзионной матрицы 24. Устройство 20 также содержит контроллер 26, предназначенный для управления каждой печью 22 в соответствии с назначенной тепловой программой, записанной в запоминающем устройстве контроллера, для нагрева матрицы 24, расположенной в устройстве, до требуемой температуры нагрева.

[0036] Каждая печь 22 содержит камеру 28, ограниченную четырьмя (4) вертикальными стенками, дном и верхней крышкой 30. Во время перемещения экструзионной матрицы в камеру 28 и из нее крышка 30 открывается и закрывается под действием гидравлического исполнительного механизма 32. Каждая печь 22 также содержит четыре (4) нагревающих элемента 40, 42, 44 и 46, каждый из которых опирается на одну из соответствующих вертикальных стенок, ограничивающих камеру 28. Элементы 40 и 44 опираются на одну пару противоположных вертикальных стенок и образуют первую группу 50 нагревающих элементов, а элементы 42 и 46 опираются на другую пару противоположных вертикальных стенок и образуют вторую группу 52 нагревающих элементов.

[0037] Контроллер 26 предназначен для управления первой и второй группами 50 и 52 нагревающих элементов каждой печи 22 в соответствии с назначенной тепловой программой. Каждая тепловая программа содержит данные о заданных значениях температуры, данные о заданных значениях времени и данные о группе нагревающих элементов. Данные о заданных значениях времени определяют моменты времени, в которые должны быть достигнуты соответствующие заданные значения температуры, тогда как данные о группе нагревающих элементов определяют, какая из групп 50 и 52 должна использоваться для достижения соответствующих заданных значений температуры, определяемых данными о значениях температуры.

[0038] На фиг. 5а - 5с изображен пример экструзионной матрицы 24. В изображенном варианте выполнения матрица 24 содержит внутреннюю, в целом цилиндрическую, пластину 60, через которую проходит отверстие 62. Пластина 60 расположена внутри наружного, в целом цилиндрического, кольца 64 матрицы. Пластина 60 ограничивает две (2) по существу плоские торцевые грани 66а и 66b матрицы 24, тогда как кольцо 64 ограничивает криволинейную наружную поверхность 68 матрицы 24.

[0039] При необходимости использования устройства 20 для предварительного нагрева одной или более матриц 24 верхнюю крышку 30 каждой печи 22 открывают путем приведения в действие ее гидравлического исполнительного механизма 32 для размещения нагреваемой матрицы 24. Затем для загрузки матрицы 24 в камеру 28 каждой открытой печи 22 используют подъемник (не показан), и верхнюю крышку 30 каждой загруженной камеры 28 закрывают. На фиг. 6-8 устройство 20 показано после загрузки матрицы 24 в камеру 28 каждой печи 22. Как видно на чертежах, после загрузки каждая матрица 24 ориентирована внутри печи 22 так, что плоские грани 66а и 66b расположены вблизи нагревающих элементов 40 и 44 и обращены к ним, а поверхность 68 расположена вблизи нагревающих элементов 42 и 46 и обращена к ним. Таким образом, торцевые грани 66а и 66b матрицы 24 принимают прямое тепловое излучение от первой группы 50 нагревающих элементов, в то время как поверхность 68 матрицы 24 принимает прямое тепловое излучение от второй группы 52 нагревающих элементов.

[0040] Когда в каждую печь 22 для размещения предварительно нагреваемой матрицы 24 загружена экструзионная матрица, контроллер 26, под действием введенной оператором команды, запускает тепловую программу, назначенную каждой печи 22 (см. этап 82 на фиг. 9). Сначала, во время первого этапа, для каждой печи 22 в результате исполнения тепловой программы контроллер 26 осуществляет управление обеими группами 50 и 52, а именно всеми четырьмя (4) элементами 40-46, с обеспечением нагрева матрицы 24 (этап 84) в течение времени, определенного данными о заданных значениях времени, до тех пор пока температура в камере 28 печи не достигнет первого заданного значения Та температуры. Указанное первое значение Та выше, чем требуемая температура Td предварительного нагрева матрицы 24. В конце первого этапа средняя внутренняя температура Tl пластины 60 ниже требуемой температуры Td предварительного нагрева матрицы 24.

[0041] После этого в течение второго этапа для каждой печи 22 в результате исполнения тепловой программы контроллер 26 останавливает работу группы 52, но продолжает управление группой 50, а именно элементами 40 и 44. В результате торцевые грани 66а и 66b матрицы 24, расположенные вблизи элементов 40 и 44 и обращенные к ним, подвергаются дополнительному нагреву излучением (этап 86). Управление только группой 50 продолжается в течение времени, определенного данными о заданных значениях времени, до тех пор, пока температура в камере 28 не достигнет второго заданного значения, равного требуемой температуре Td предварительного нагрева. В конце второго этапа средняя внутренняя температура Tl пластины 60 матрицы 24 также примерно равна температуре Td. При достижении поверхностью 60 матрицы 24 температуры, примерно равной температуре Td, тепловая программа завершается (этап 88). В данном варианте выполнения тепловая программа завершается контроллером 26 в ответ на введенную оператором команду.

[0042] После выполнения этапа 88 каждая матрица 24, предварительно нагретая до температуры Td, может быть выгружена из камеры 28, в которой она находится, с помощью подъемника и затем, например, загружена в экструдер для производства.

[0043] Благодаря использованию сначала всех четырех (4) нагревающих элементов для нагрева каждой матрицы 24, подвергаемой предварительному нагреву, каждая матрица 24, в частности ее пластина 60, может быть преимущественно быстро доведена до температуры, близкой к температуре Td, но не достигающей ее, путем нагрева по существу всех поверхностей матрицы 24. Как должно быть понятно, в конце первого этапа температура кольца 64 матрицы превышает среднюю внутреннюю температуру пластины 60. Эта разница температур возникает вследствие формы матрицы 24 и ее положения внутри камеры 28, в результате чего криволинейная наружная поверхность 68 расположена ближе к элементам 42 и 46, чем грани 66а и 66b к элементам 40 и 44. Данная разница температур также возникает вследствие по существу низкой теплопроводности между кольцом 64 и пластиной 60.

[0044] При использовании только двух (2) нагревающих элементов напротив граней 66а и 66b во время второго этапа тепловой программы прямое тепловое излучение получает только пластина 60, что обеспечивает возможность уменьшения или исключения любой разницы температур между кольцом 64 и пластиной 60.

[0045] Как должно быть понятно, такой подход преимущественно снижает перегрев кольца 64 при приближении температуры матрицы 24 к требуемой температуре Td. Кроме того, уменьшение или исключение разницы температур между кольцом 64 и пластиной 60 повышает однородность температур внутри пластины 60 и, следовательно, обеспечивает возможность более быстрого однородного доведения матрицы 24 до требуемой температуры Td. В результате общее время и общее количество тепловой энергии, необходимые для доведения каждой матрицы 24 до температуры Td, преимущественно снижены с обеспечением, таким образом, процесса предварительного нагрева экструзионной матрицы, который более эффективен по сравнению с традиционными процессами.

[0046] Несмотря на то, что в вышеописанном варианте выполнения в результате исполнения тепловой программы контроллер останавливает работу второй группы нагревающих элементов во время второго этапа, в других вариантах выполнения в результате исполнения тепловой программы, как вариант, контроллер может обеспечивать управление второй группой нагревающих элементов во время второго этапа таким образом, что криволинейная наружная поверхность экструзионной матрицы получает меньше прямого теплового излучения, чем во время первого этапа. Например, в одном таком варианте выполнения в результате исполнения тепловой программы контроллер может управлять второй группой нагревающих элементов с обеспечением их работы при пониженной мощности во время второго этапа. Следует понимать, что под работой при пониженной мощности может подразумеваться, например, работа при пониженной энергоемкости и/или циклические изменения мощности. В таком варианте выполнения тепловая программа может дополнительно содержать данные об энергоемкости и/или данные о циклическом изменении мощности.

[0047] Несмотря на то, что в вышеописанном варианте выполнения в процессе предварительного нагрева экструзионной матрицы используется тепловая программа, связанная с каждой печью для матрицы и включающая первый этап и второй этап, в других вариантах выполнения в процессе предварительного нагрева экструзионной матрицы, как вариант, может использоваться тепловая программа, включающая более двух этапов. Например, в другом варианте выполнения в процессе предварительного нагрева экструзионной матрицы может, как вариант, использоваться тепловая программа, связанная с каждой печью и включающая первый этап, второй этап и третий этап. В этом варианте выполнения во время первого этапа первая и вторая группы нагревающих элементов управляются контроллером 26 в течение времени, определенного данными о заданных значениях времени, до тех, пор пока температура в каждой печи 22 не достигнет первого заданного значения Ta температуры, которое превышает требуемую температуру Td предварительного нагрева. Во время второго этапа контроллер 26 управляет только первой группой нагревающих элементов в течение времени, определенного данными о заданных значениях времени, до тех пор, пока температура в каждой печи 22 не достигнет второго значения Tb, которое ниже указанного первого значения Та, но выше требуемой температуры Td. Во время третьего этапа контроллер 26 опять управляет только первой группой нагревающих элементов в течение времени, определенного данными о заданных значениях времени, до тех пор, пока температура в каждой печи не достигнет требуемой температуры Td.

[0048] Несмотря на то что устройство предварительного нагрева экструзионной матрицы показано содержащим пару печей для матрицы, специалистам должно быть понятно, что указанное устройство может, как вариант, содержать одну печь или более двух печей. Кроме того, несмотря на то что каждая печь описана имеющей соответствующую тепловую программу, специалистам должно быть понятно, что контроллер может использовать одну тепловую программу для управления более чем одной печью или всеми печами устройства.

[0049] Несмотря на то, что камера печи изображена ограниченной четырьмя (4) вертикальными стенками, специалисту должно быть понятно, что камера печи, как вариант, может быть ограничена меньшим или большим количеством стенок. Например, в одном таком варианте выполнения камера, как вариант, может быть ограничена одной криволинейной стенкой, проходящей вокруг периферии камеры.

[0050] Несмотря на то, что в вышеописанном варианте выполнения тепловая программа содержит данные о заданных значениях температуры, данные о заданных значениях времени и данные о группах нагревающих элементов, в других вариантах выполнения тепловая программа может содержать данные о заданных значениях температуры и данные о группах нагревающих элементов и не содержать данных о заданных значениях времени. В одном таком варианте выполнения в результате исполнения тепловой программы контроллер управляет одной или более группами нагревающих элементов до тех пор, пока температура в камере печи не достигнет заданного значения. В других вариантах выполнения тепловая программа может, как вариант, содержать данные о заданных значениях времени и данные о группах нагревательных элементов и не содержать данных о заданных значениях температуры. В одном таком варианте выполнения в результате исполнения тепловой программы контроллер управляет работой одной или более групп нагревающих элементов в течение времени, определенного данными о заданных значениях времени. Следует понимать, что работа одной или более групп нагревающих элементов в течение указанного времени обеспечивает доведение любой камеры и матрицы до температуры, которая может быть по существу предсказана, например, путем калибровки печи для матрицы.

[0051] Следует понимать, что требуемая температура предварительного нагрева может быть по существу любой температурой, подходящей для загрузки предварительно нагретой экструзионной матрицы в экструдер для производства.

[0052] Приведенный ниже пример иллюстрирует разнообразные варианты применения вышеописанных устройств и способов.

[0053] ПРИМЕР

[0054] На фиг. 10а - 10с изображена пластина 160, образующая часть экструзионной матрицы, подвергаемой вышеописанному процессу предварительного нагрева. Через пластину 160 проходит отверстие 162. Пластина 160 расположена внутри наружного кольца матрицы (не показано). Пластина 160 имеет плоские поверхности, образующие две (2) по существу плоские торцевые грани 166а и 166b экструзионной матрицы. Кольцо матрицы имеет криволинейную наружную поверхность (не показана), которая образует криволинейную поверхность экструзионной матрицы.

[0055] Во время процесса предварительного нагрева экструзионная матрица содержала набор из пяти (5) термопар, расположенных вблизи нее, а именно термопары А, В, С, D и Е. Термопара А была расположена смежно с поверхностью отверстия 162 матрицы. Термопара В была расположена в канале, выполненном во внутренней части пластины 160. Термопара С была расположена в другом канале, выполненном во внутренней части пластины 160, и ближе к кольцу матрицы, чем термопара В. Термопара D была прикреплена к торцу 166а экструзионной матрицы. Термопара Е была расположена в камере печи для матрицы (не показана).

[0056] В процессе предварительного нагрева матрицы использовалась тепловая программа, включающая три этапа, а именно первый этап, второй этап и третий этап. Требуемая температура предварительного нагрева составляла Td=860°F (460°С).

[0057] Во время первого этапа тепловой программы для нагрева экструзионной матрицы использовались обе группы нагревающих элементов, а именно все четыре (4) нагревающих элемента. Первый этап содержал первое заданное значение температуры Та=1085°F (585°С) и продолжался от момента времени t=0 мин до t=52 мин.

[0058] Во время второго и третьего этапов тепловой программы для нагрева экструзионной матрицы использовались только нагревающие элементы, обращенные к граням 166а и 166b. Второй этап содержал второе заданное значение температуры Tb=1000°F (538°С) и продолжался от момента времени t=52 мин до t=75 мин.

[0059] Третий этап содержал третье заданное значение температуры, равное требуемой температуре предварительного нагрева Td=860°F (460°С) и продолжался от момента времени t=75 мин.

[0060] На фиг. 11 показаны температуры, измеренные термопарами А, В, С, D и Е во время выполнения тепловой программы. Как должно быть понятно, пластина 160 была однообразно доведена до требуемой температуры предварительного нагрева по существу быстрым и эффективным способом.

[0061] Несмотря на то, что вышеописанные варианты выполнения рассмотрены со ссылкой на прилагаемые чертежи, специалисту должно быть понятно, что возможно внесение изменений и модификаций без отклонения от объема изобретения, определенного прилагаемой формулой изобретения.

1. Способ предварительного нагрева экструзионной матрицы перед ее установкой в экструдер, осуществляемый за два этапа при помощи контроллера устройства для предварительного нагрева экструзионной матрицы, причем

первый этап включает нагрев экструзионной матрицы с использованием первой группы нагревательных элементов, обращенных к по существу плоским торцевым граням экструзионной матрицы, и второй группы нагревательных элементов, обращенных к криволинейной наружной поверхности экструзионной матрицы, и

последующий второй этап включает

нагрев экструзионной матрицы с использованием только первой группы нагревательных элементов для доведения матрицы до требуемой температуры предварительного нагрева или

нагрев экструзионной матрицы с использованием первой группы нагревательных элементов и второй группы нагревательных элементов, работающих c мощностью, при которой криволинейная наружная поверхность экструзионной матрицы получает меньше прямого теплового излучения, чем во время первого этапа, для доведения матрицы до требуемой температуры предварительного нагрева.

2. Способ по п. 1, в котором во время нагрева с использованием первой и второй групп нагревательных элементов экструзионную матрицу нагревают до достижения окружающей температуры, превышающей требуемую температуру предварительного нагрева.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором требуемая температура предварительного нагрева составляет от приблизительно 750 до приблизительно 900 градусов Фаренгейта (от 399°С до 482°С).

4. Способ по п. 1 или 2, в котором требуемая температура предварительного нагрева составляет около 875 градусов Фаренгейта (468°С).

5. Устройство для предварительного нагрева экструзионной матрицы перед ее установкой в экструдер, содержащее

по меньшей мере одну печь для матрицы, содержащую первый набор противолежащих стенок, поддерживающих первую группу нагревательных элементов, расположенных так, что они обращены к по существу плоским торцевым граням экструзионной матрицы, и второй набор противолежащих стенок, поддерживающих вторую группу нагревательных элементов, расположенных так, что они обращены к криволинейной наружной поверхности экструзионной матрицы, и

контроллер, предназначенный для независимого управления первой и второй группами нагревательных элементов для предварительного нагрева экструзионной матрицы, расположенной в указанной по меньшей мере одной печи,

причем контроллер выполнен с возможностью обеспечения предварительного нагрева экструзионной матрицы за два этапа, так что

на первом этапе обеспечивается управление посредством контроллера первой и второй группами нагревательных элементов до тех пор, пока окружающая температура не достигнет первой температуры, и

на последующем втором этапе обеспечивается управление посредством контроллера только первой группой нагревательных элементов для доведения экструзионной матрицы до второй температуры или

первой группой нагревательных элементов и второй группой нагревательных элементов, работающих при мощности, при которой криволинейная наружная поверхность экструзионной матрицы получает меньше прямого теплового излучения, чем во время первого этапа, для доведения экструзионной матрицы до второй температуры.

6. Устройство по п. 5, в котором первая температура нагрева выше, чем вторая температура.

7. Устройство по п. 5, в котором первая температура нагрева составляет от приблизительно 900 до приблизительно 1100 градусов Фаренгейта (от 482°С до 593°С).

8. Устройство по п. 5, в котором вторая температура нагрева является требуемой температурой предварительного нагрева экструзионной матрицы.

9. Устройство по п. 5, в котором требуемая температура предварительного нагрева составляет от приблизительно 750 до приблизительно 900 градусов Фаренгейта (от 399°С до 482°С).

10. Устройство по п. 5, в котором требуемая температура предварительного нагрева составляет около 875 градусов Фаренгейта (468°С).

11. Устройство по любому из пп. 5-10, которое содержит по меньшей мере две печи.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к способу нагрева матричных комплектов прессового инструмента перед процессом прессования в нагревательных печах.
Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способу экструдирования алюминиевых профилей и труб в качестве заготовки при изготовлении топливной рампы впрыскового двигателя.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способу экструдирования в среде азота, и может быть использовано для получения полых изделий из металла, преимущественно полых алюминиевых профилей и труб, находящих широкое применение в строительстве, авиастроении, химическом машиностроении и т.п.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может использоваться при горячем прессовании. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением. Способ предварительного нагрева экструзионной матрицы перед ее установкой в экструдер, включает два этапа, осуществляемых посредством контроллера устройства для предварительного нагрева экструзионной матрицы, причем первый этап включает нагрев экструзионной матрицы с использованием первой группы нагревающих элементов, обращенных к по существу плоским торцевым граням экструзионной матрицы, и второй группы нагревающих элементов, обращенных к криволинейной наружной поверхности экструзионной матрицы. Последующий второй этап включает нагрев экструзионной матрицы с использованием только первой группы нагревающих элементов для доведения матрицы до требуемой температуры предварительного нагрева или нагрев экструзионной матрицы с использованием первой группы нагревающих элементов и второй группы нагревающих элементов, работающих c мощностью, при которой криволинейная наружная поверхность экструзионной матрицы получает меньше прямого теплового излучения, чем во время первого этапа, для доведения матрицы до требуемой температуры предварительного нагрева. Технический результат заключается в обеспечении нагрева матрицы быстрым и эффективным способом. 2 н. и 9 з.п.ф-лы, 15 ил., 1 пр.

Наверх