CN1296152C

CN1296152C - 用于成型杆状物件的装置和方法

Info

Publication number: CN1296152C
Application number: CNB028297830A
Authority: CN
Inventors: W·维特; L·伊利根; P·比尔施泰因
Original assignee: BL Chemie GmbH and Co KG
Current assignee: BL Chemie GmbH and Co KG
Priority date: 2002-10-21
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2022-10-21
Also published as: US20060123870A1; US7257979B2; EP1556179B1; EP1556179A1; AU2002347090A1; ATE367218T1; ES2290343T3; WO2004039513A1; DE50210530D1; CN1688397A; DE10297844D2

Abstract

本发明涉及一种用于成型导电的和/或可磁化的杆状物件尤其用于拉拔和挤压的装置，所述装置具有下列特征：所述装置(1)具有一个配有一个喷嘴(4)的凹模(3)，凹模构成用于成型的模具；所述装置(1)具有一个直线电机的感应器(5)，通过该感应器可以产生一个电移动场；所述感应器(5)包括至少一个至少配有第一线圈(8)的第一组(6)；所述第一组(6)的第一线圈(8)轴向并列地设置并且因此构成一个通道(12)；通过感应器(5)在通道(12)中可以产生一个移动场，该移动场具有一个沿通道(12)轴向带有一个梯度的磁通量密度，具有一个大于B＝1T的幅值。本发明还涉及一种用于成型导电的和/或可磁化的杆状物件的方法。

Description

用于成型杆状物件的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于成型导电的和/或可磁化的杆状物件尤其用于拉拔和挤压的装置和方法。

背景技术

这类装置具有一个配有一个喷嘴的凹模，凹模构成用于成型的模具。此外所述装置具有一个直线电机的感应器。这个感应器具有至少一个至少配有第一线圈的第一组，其中这个第一组的这些第一线圈轴向并列地设置并且这些线圈的空出的中心构成一个通道。待成型杆状物件被引入到这个通道中，该物件是导电的和可磁化的。这个杆状物件构成直线电机的电枢。通过在感应器的通道中通过感应器产生一个磁移动场使电枢即杆状物件在通道中向前移动。在相应功率的感应器条件下所述杆状物件可以通过凹模的喷嘴移动，由此使杆状物件成型。

例如由文献US 3,911,706 A已知一个这样的装置。该文献公开了一个直线拉拔机用于拉拔一个杆状物件通过一个凹模的拉拔喷嘴。感应器因此沿拉拔方向设置在拉拔喷嘴之后。以未详细公开的形式和方式引入到拉拔喷嘴中的杆状物件沿拉拔方向在拉拔喷嘴后面通过感应器导引，由此该感应器通过与起到电枢作用的杆状拉拔物件的相互作用构成一个直线电机，它使杆状拉拔物件穿过拉拔喷嘴拉拔并因此将其成型。

在这份文献中公开的拉拔机的缺陷是，由感应器与拉拔物件的相互作用产生的作用力只有当感应器即拉拔机具有数百米长度时，才足以用于尤其较大拉拔物件的成型过程。但是这种拉拔机是不能实现的，因为它们不能以可接受的成本进行生产和运行。

由于上述缺陷在过去没有继续进行这种直线拉拔机的研制。而是将研究工作集中到改进常见形式的直线拉拔机。例如由文献DE 197 03 878A1已知这种常见的拉拔机。在这份文献中公开的直线拉拔机具有两个在一个轨道上运行的可移动的牵引车，其中对每个牵引车附设在牵引方向前后地但是区域式搭接的行驶段。这些牵引车具有夹紧爪，牵引车的行驶段沿牵引方向都在拉拔喷嘴后面。通过这些夹紧爪由两个牵引车交替地将拉拔物件拉拔通过拉拔喷嘴。在此所述牵引车配有常见的驱动机构。即，或者这种牵引车具有自身的驱动装置、大多为电机，或者这种牵引车通过减速器装置由一个用于两个牵引车的公共驱动装置驱动。所述驱动装置和相互协调的牵引车控制系统尽管是费事的，但是由于缺乏选择性这种技术在过去一直在直线拉拔机中应用，因为通过在文献US3,911,706 A中公开的在原理上简单的驱动技术的牵引不能被有效地替换。

发明内容

因此本发明的目的是，这样进一步构成由文献US 3,911,706 A中已知的直线拉拔机，使得能够有效地使用按照本发明的直线拉拔机。尤其按照本发明的装置在此能够比由现有技术已知的装置具有更小的尺寸。

本发明的另一关注点在于使待成型物件易于引入到凹模的喷嘴中。同样通过按照本发明的装置不仅能够使杆状物件通过抽拉(拉拔)成型，而且也可以通过挤压使待成型杆状物件穿过本装置的凹模喷嘴成型。

本发明的目的通过本发明所述的装置得以实现。本发明还描述了一种用于成型导电的和/或可磁化的杆状物件的方法，该方法克服了由现有技术已知方法的缺陷。按照本发明的装置以及按照本发明的方法的细节和扩展结构由下面的描述给出。

按照本发明，提出一种用于成型导电的和/或可磁化的杆状物件的装置，所述装置具有下列特征：所述装置具有一个配有一个喷嘴的凹模，凹模构成用于成型的模具；所述装置具有一个直线电机的感应器，通过该感应器可以产生一个电移动场；所述感应器包括至少一个至少配有第一线圈的第一组；所述第一组的第一线圈轴向并列地设置并且因此构成一个通道；通过感应器在通道中可以产生一个移动场，该移动场具有一个沿通道轴向带有一个梯度的磁通量密度，其特征在于：所述线圈至少局部地具有导体，所述导体具有一种ρ＝0.017*10^-6Ωm或更小的比电阻，以致所述磁通量密度使用一个大于B＝1T的幅值。

按照本发明，还提出一种用于成型导电的和/或可磁化的杆状物件的方法，借助一个如本发明所述的装置，具有下列步骤：a)在一个步骤中，将待成型物件引入到一个通道中；b)在一个步骤中，在通道中产生一个具有沿通道方向的梯度的磁移动场，该磁移动场在通道的中心具有一个幅值大于B＝1T的磁通量密度；c)在一个步骤中，将所述物件引入到凹模的喷嘴中。

按照本发明的装置和按照本发明的方法的知识基础在于，在由最接近的现有技术已知的装置(见US 3,911,706 A)的通道中所具有的磁通量密度不足以实现一个具有足够功率的尺寸紧凑的装置。为了使装置具有足够的功率即尤其具有足够的作用力可供使用，这个装置按照本发明必须能够在通过感应器构成的通道中产生一个磁移动场，它具有一个幅值大于B＝1特斯拉的磁通量密度。在此根据磁移动场的运动方向可以通过感应器与待成型物件(电枢)之间的相互作用产生一个通向喷嘴方向的或者从喷嘴离开的作用力。在一个向着喷嘴的作用力方向中通过这个作用力可以使物件引入到喷嘴中和/或使用装置用于挤压。为了挤压仅需有利地使喷嘴相对于第一组线圈以与用于拉拔的情况下相反的方向设置。

按照本发明，一个按照本发明的装置的感应器可以具有一个至少配有第一线圈的第二组。第一组线圈和第二组线圈可以有利地设置在凹模的相反侧上，其中两组的线圈优选与凹模的喷嘴同轴。通过使感应器的线圈分成两组在待成型杆状物件的输送方向上这样布置在凹模喷嘴的前面和后面，能够使待输送的物件不仅穿过喷嘴挤压，而且能够使待成型杆状物件穿过凹模喷嘴拉拔。在此拉拔和挤压可以相互独立地进行，即，所述杆状物件或者仅被挤压或者仅被拉拔。但是同样能够同时进行拉拔和挤压。即，使在杆状物件输送方向上设置在凹模前面的第二组的线圈起到一个挤压作用，而使在输送方向上设置在凹模后面的第一组的线圈同时起到拉拔杆状物件的作用。通过这种同时用于拉拔和挤压的装置能够使待成型物件产生更高的变形。

按照本发明可以使感应器的第一组线圈和必要时的第二组线圈具有第二线圈，其中所述第二线圈包围第一线圈并与第一线圈同轴地设置。此外可以设有其它线圈即第三、第四、…线圈。所述第三、第四、…线圈包围第一组的线圈和必要时的第二组的线圈并且与第二、第三、…线圈同轴。通过第二、第三…线圈的布置可以提高通道中的磁通量密度。这种感应器大部分作为多螺线管-感应器是已知的。

按照本发明，可以在同轴并列设置的线圈之间分别设置由一种可磁化材料制成的圆盘，这些圆盘在必要时可以穿孔。在这些圆盘中可以使由线圈产生的磁流聚束。这些圆盘可以具有一个外边缘，它有利地向一侧弯折。这个弯折的边缘可以搭接一个相邻的第一线圈或者一个由相邻的且同轴设置的线圈(第一、第二、第三…线圈)构成的线圈束。这种线圈-圆盘结构作为“盘-块(pan-cake)”结构是已知的。

按照本发明所述装置可以具有用于冷却待成型杆状物件的机构。这些冷却机构可以对输送待成型杆状物件的通道施加第一冷却剂。对于这种第一冷却剂可以是空气或油或其它适当的冷却剂。在此如果冷却剂具有0至40℃的温度，最好是室温就足够了。

线圈中的电流密度有利地大于J＝10A/mm²，以实现一个紧凑的结构。

按照本发明所述线圈至少局部地具有导体，它们具有一个ρ＝0.017*10^-6Ωm或更小的比电阻。所述线圈同样可以局部地具有超导的导体。按照本发明超导的导体由跃变温度大于T＝77K的材料制成。此外所述线圈可以局部地具有包含一个通道的导体，由此使导体由空心导体构成。在一个导体中的这种通道可以施加一种第二冷却剂。由此可以使导体冷却，以提高这种导体的导电性。具有一个通道的这种导体有利地由银、金制成，但是优选由铜或铝制成。作为用于从内部冷却这种导体的冷却剂有利地使用水、油、液氮、氢气或氖。

在按照本发明的方法中在一个步骤中将待成型物件引入到通道中，在另一步骤中在该通道中产生一个磁通量密度至少为B＝1T的磁移动场，磁移动场具有一个沿通道方向的梯度并且在另一步骤中将待成型物件引入到凹模的喷嘴中。在此，步骤的顺序可以任意变化。同样可以使包括引入待成型物件的步骤分成两个分步骤。同样可以使包括产生移动场的步骤分成两个分步骤。在这种分步中也可以使(分)步骤根据原理任意组合。在此，本发明只给出优选的方法。

附图说明

下面借助于对优选实施例的描述结合附图详细解释本发明的其它特征和优点。附图中：

图1一个按照本发明的装置的示意图，

图2一个按照本发明装置的感应器的截面示意图，

图3一个按照本发明的用于拉拔的装置的示意图，

图4一个按照本发明的用于挤压的装置的示意图，

图5一个按照本发明的用于拉拔和挤压的装置的示意图。

具体实施方式

首先参考图1。在图1中示意示出的按照本发明的用于拉拔一个杆状物件2的装置1具有一个凹模3，凹模具有一个在物件2的运动方向上逐渐收缩的喷嘴4。在物件2的运动方向上在凹模3后面设置一个感应器5。这个感应器5与导电的和/或可磁化的物件2一起构成一个直线电机，其中待成型杆状物件2构成直线电机的电枢。杆状物件2通常是一根其外部横截面被变小的管。

所述感应器5具有许多导电的第一线圈8，其中，由一种导体9构成的绕组设置在一个与杆状物件2的运动方向垂直的平面内。所述电导体9在此嵌入一个由绝缘体13构成的圆盘内。这个由绝缘体13构成的圆盘的以及线圈8的空出的中心构成一个通道12，该通道与杆状物件2的运动方向同轴并与喷嘴4同轴。

在含有线圈8的由绝缘体13制成的圆盘之间设置由一种可磁化材料制成的圆盘10。这些圆盘10具有一个向一侧弯折的外边缘11。所述圆盘10的这个弯折的外边缘11搭接一个相邻的线圈。

在图1中所示的基本构成感应器5的线圈-圆盘结构在杆状物件2的运动方向上设置在凹模3的后面作为第一组6第一线圈8。通过第一组6的这些线圈8产生一个电移动场，它预先给定杆状物件2的运动方向。另外在可磁化的圆盘11中引导的磁移动场在由感应器5构成的通道12的中心具有一个至少1T的磁通量密度。这个磁移动场在杆状物件中产生电涡流场并由此在杆状物件2中产生一个电流。通过这个在杆状物件2中流动的电流又产生一个磁场，该磁场与通过感应器5产生的磁移动场产生相互作用并由此对杆状物件2施加一个沿磁移动场方向的作用力。

因为所述磁移动场在通道12的中心具有一个至少1T的磁通量密度，因此对于施加用于拉拔杆状物件2通过凹模3所必需的作用力来说，只需要一些不大尺寸的紧凑的感应器5。

在图1中所示的第一线圈8的导体9是具有一个内部通道的导体9。因此这些电导体9由空心导体构成。通过未示出的冷却机构可以使第一冷却剂通过导体9的通道导引，这种冷却剂从内部冷却导体9。通过冷却所述电导体，明显提高导电能力。

在图2中所示的一个按照本发明的装置1的感应器5横截面中，对于等效的结构部件使用与图1中按照本发明的装置1相同的标记符号。按照图2的感应器5与图1所示的感应器5的不同仅在于第一线圈8的电导体9的构成。在此涉及一种由超导的材料制成的电导体9。通过一个未示出的冷却系统可以使这个电导体9冷却到约77K的温度。所述电导体9的超导体材料达到其跃变温度，由此跃变式地增加导电能力。

在图3中示意地表示，如何通过一个按照本发明的装置可以使待成型物件2通过拉拔成型。为此在图3中所示的按照本发明的装置具有一个凹模3，该凹模具有一个拉拔喷嘴4，它在拉拔方向上设置在感应器5的前面。该感应器5具有线圈8，从其中仅示意示出导体9的一个绕组。所述线圈8的导体9的端部从感应器5中引出来并与一个为线圈8提供电压的电源14连接。第一组6线圈8中的线圈8由电源14这样供电，使得在感应器5中产生一个磁移动场。该感应器5然后与一个引入的待成型物件2起到一个直线电机的作用，其中待成型物件2构成这个直线电机的电枢。

为了拉拔，首先为感应器5的第一组6线圈8中的线圈8供电。因此产生磁移动场。接着将待成型物件2以由现有技术已知的方法引入到凹模3的喷嘴4中。一旦待成型物件2的端部从拉拔喷嘴4中引出来，则使待成型物件2引入到感应器5中，由此对待成型物件2沿运动方向或拉拔方向施加一个由磁移动场与待成型物件2的相互作用产生的作用力。

现在要借助于图4描述，如何通过一个按照本发明的装置实现挤压。在图4中示意示出的用于挤压的装置在原理上对应于按照图3的装置结构。在图4中所示的装置与图3所示装置的不同之处是在待成型物件2的运动方向上的具有喷嘴4的凹模3的前面设置第一组6第一线圈8。

在按照图4的按照本发明的装置中，首先通过接通电源14由感应器5产生磁移动场。接着使待成型物件2引入到感应器5中，由此在感应器5与待成型物件2之间产生已描述的相互作用，它使待成型杆状物件2在移动场的运动方向上移动。由此使待成型物件2朝凹模3的方向移动并引入到凹模3的喷嘴4中。在此由通过感应器5和待成型物件2构成的直线电机施加的作用力足以使待成型物件2通过喷嘴4挤压出去。通过挤压物件2使物件2成型。在这里物件2的横截面变小。

现在要借助于图5描述如何通过一个按照本发明的装置1不仅可以挤压而且可以拉拔一个待成型物件2，以便减小这个物件2的横截面。为此在图5中所示的按照本发明的装置具有一个感应器5，它具有第一组6第一线圈8和第二组7第一线圈8。这些线圈8的电导体9从感应器中引出来并与一个电源14连接。在此第一组6的线圈在待成型物件2的运动方向上设置在具有喷嘴4的凹模3的后面，而第二组7的线圈在运动方向上设置在具有喷嘴4的凹模3的前面。

为了使杆状物件2成型，第一组6的线圈8和第二组7的线圈8被施加电压。由此在感应器5中产生一个具有一个运动方向的移动场，该移动场预先给定待成型物件2的运动方向。接着将待成型物件2引入到感应器5中。在此所述杆状物件2首先到达由第二组7线圈8中的第一线圈8构成的通道部分并在那里构成一个通过感应器5构成的直线电机的电枢。在此待成型物件2通过由直线电机产生的作用力在运动方向上向前运动并引入到凹模3的喷嘴4中。由第二组7的线圈8与待成型物件2的相互作用产生的作用力挤压待成型物件2穿过喷嘴4并且只要待成型物件2离开喷嘴4，就使待成型物件2进入由第一组6的线圈8构成的通道部分，在那里待成型物件2与感应器5的这个部分构成一个直线电机，它又对待成型物件2施加一个在移动场运动方向上的作用力。由此不仅在第一组6第一线圈8的区域内而且在第二组7第一线圈8的区域内使作用力作用于待成型物件2上。

这种用于同时拉拔和挤压的装置1的优点是，在这里不存在用于使作用力传递到待成型物件2上的机械连接。即，不存在用于传递作用力的运动部件(连接机构)。在通过机械的连接机构将作用力传递到待成型物件2上的常见方式和方法中存在的问题在于，待成型物件在喷嘴4的前面和后面可能具有不同的速度。为了最佳地在连接机构与待成型物件2之间传递作用力必需仔细地调节这些不同的速度。这种费事的调节在按照本发明的装置中是不必要的，因为在这里在用于驱动待成型物件2的连接机构与待成型物件2之间不存在机械连接机构。因为在这里作用力的传递通过待成型物件2与按照本发明的装置1的感应器5之间的电磁的相互作用实现。所述电磁的作用力传递无接触地实现并且在感应器5的磁移动场与待成型物件2之间出现不同速度时产生滑动。这种滑动例如也由一个转子与定子之间的异步电机所公知。这种滑动在第一组6第一线圈8的区域内即在喷嘴4的后面可以与第二组7第一线圈8的区域内即喷嘴4的前面不同。因此省去一个用于平衡待成型物件2在喷嘴4前面与后面的不同速度的复杂调节。通过一种这样装置能够在一个工作过程中使物件2更高地减小。

附图标记清单

1 用于成型的装置

2 待成型物件

3 凹模

4 喷嘴

5 感应器

6 第一组线圈

7 第二组线圈

8 第一线圈

9 电导体

10 圆盘

11 外部弯折的边缘

12 通道

13 绝缘体

14 电源

Claims

1.一种用于成型导电的和/或可磁化的杆状物件(2)的装置，所述装置具有下列特征：

-所述装置(1)具有一个配有一个喷嘴(4)的凹模(3)，凹模构成用于成型的模具；

-所述装置(1)具有一个直线电机的感应器(5)，通过该感应器可以产生一个电移动场；

-所述感应器(5)包括至少一个至少配有第一线圈(8)的第一组(6)；

-所述第一组(6)的第一线圈(8)轴向并列地设置并且因此构成一个通道(12)；

-通过感应器(5)在通道(12)中可以产生一个移动场，该移动场具有一个沿通道(12)轴向带有一个梯度的磁通量密度，

其特征在于：所述线圈至少局部地具有导体，所述导体具有一种ρ＝0.017*10^-6Ωm或更小的比电阻，以致所述磁通量密度使用一个大于B＝1T的幅值。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述感应器(5)具有一个至少配有第一线圈(8)的第二组(7)。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述第一组(6)和第二组(7)设置在凹模(3)的相反侧上，其中两组中的第一线圈(8)与凹模(3)的喷嘴(4)同轴。

4.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述第一组(6)和第二组(7)具有第二线圈，所述第二线圈包围第一线圈并与第一线圈同轴。

5.如权利要求3所述的装置，其特征在于：所述第一组(6)和第二组(7)具有第二线圈，所述第二线圈包围第一线圈并与第一线圈同轴。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于：所述第一组(6)和第二组(7)具有其它的即第三、第四、…第n线圈，它们包围第二、第三、…第(n-1)线圈并与第二、第三、…第(n-1)线圈同轴。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于：在同轴并列设置的线圈之间分别设置一个由一种可磁化材料制成的圆盘(10)。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于：所述圆盘(10)具有一个向一侧弯折的外边缘(11)。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于：所述弯折的边缘(11)搭接一个相邻的第一线圈(8)或一个由相邻的且同轴设置的线圈构成的线圈束。

10.如权利要求1至9之一所述的装置，其特征在于：所述装置(1)具有用于冷却待成型杆状物件(2)的机构。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于：所述用于冷却的机构对通道(12)施加一种第一冷却剂。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于：所述第一冷却剂是空气或一种油。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于：在线圈中的电流密度大于J＝10A/mm²。

14.如权利要求1至9之一所述的装置，其特征在于：所述线圈至少局部地具有超导的导体(9)。

15.如权利要求14所述的装置，其特征在于：所述超导的导体(9)由一种具有大于T＝77K的跃变温度的材料制成。

16.如权利要求1至9之一所述的装置，其特征在于：所述线圈至少局部地具有包含一个通道(12)的导体(9)。

17.如权利要求16所述的装置，其特征在于：对在导体(9)中的通道(12)施加一种第二冷却剂。

18.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置用于拉拔和挤压导电的和/或可磁化的杆状物件(2)。

19.一种用于成型导电的和/或可磁化的杆状物件(2)的方法，借助一个如权利要求1至18中任一项所述的装置，具有下列步骤：

a)在一个步骤中，将待成型物件引入到一个通道(12)中；

b)在一个步骤中，在通道(12)中产生一个具有沿通道方向的梯度的磁移动场，该磁移动场在通道(12)的中心具有一个幅值大于B＝1T的磁通量密度；

c)在一个步骤中，将所述物件(2)引入到凹模(3)的喷嘴(4)中。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于：所述方法用于拉拔和挤压导电的和/或可磁化的杆状物件(2)。

21.如权利要求19所述的方法，其特征在于：首先进行按照权利要求19的步骤c)，接着进行步骤a)，接着进行步骤b)。

22.如权利要求19所述的方法，其特征在于：首先进行按照权利要求19的步骤c)，接着进行步骤b)，接着进行步骤a)。

23.如权利要求19所述的方法，其特征在于：首先进行按照权利要求19的步骤a)，接着进行步骤b)，接着进行步骤c)。

24.如权利要求19所述的方法，其特征在于：首先进行按照权利要求19的步骤b)，接着进行步骤a)，接着进行步骤c)。

25.如权利要求19所述的方法，其特征在于具有下面的步骤：

a1)在一个步骤中，将待成型物件(2)引入到通道(12)的一个第一部分中；

a2)在一个步骤中，将所述物件(2)引入到通道(12)的一个第二部分中；

b1)在一个步骤中，在通道(12)的第一部分中产生磁移动场；

b2)在一个步骤中，在通道(12)的第二部分中产生磁移动场。

26.如权利要求25所述的方法，其特征在于：所述步骤按照顺序a1)、c)、b1)、b2)进行。

27.如权利要求25所述的方法，其特征在于：所述步骤按照顺序b1)、b2)、a1)、c)、a2)进行。