用于冷卻擠出材料的系統和方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001]淬火是快速冷卻材料以獲得某些材料性質的工藝。例如，快速冷卻擠出材料可防止由于時間窗窄而發生的材料相變，在該時間窗中，反應是熱力學良好的。在使用擠出模來擠出金屬管方面，在淬火發生之前所擠出的金屬管從擠出模中延伸出的距離影響該金屬管的材料性質。甚至在淬火距離小得僅僅為八分之一英寸的情況下，在金屬管品質方面也存在可測量到的變化。對于擠出的金屬管而言，期望對于擠出產品的淬火盡可能靠近擠出模的出口。當前的技術并不允許隨著金屬管從擠出模退出而如此快速地對擠出的金屬管進行淬火。
【發明內容】
[0002]在此公開了用于淬火或者冷卻擠出材料的系統、裝置和方法。在某些實施例中，這些系統、裝置和方法包括用于隨著擠出材料退出擠出模而對擠出材料進行噴霧淬火的淬火管(諸如金屬管)。在某些實施例中，擠出模可以是旋轉的擠出模。
[0003]在一個方面，這些系統、裝置和方法包括:淬火管，該淬火管包括內壁和外壁，在內壁和外壁之間具有通路，用于將冷卻流體沿著淬火管運輸；內壁的內表面內的通道，所述通道用于接受擠出材料；以及噴嘴，所述噴嘴形成在淬火管的一個端部處并且將冷卻流體輸送到擠出材料，并且擠出材料穿過該噴嘴而進入所述通道，其中，該通路在噴嘴處成角度以將冷卻流體相對于淬火管成角度地輸送，并且其中，該淬火管構造為在至少部分在擠出模內延伸。內壁和外壁可以是同心的。在某些實施例中，內壁包括內管，而外壁包括外管。在某些實施例中，擠出模旋轉而淬火管并不旋轉。冷卻流體可以是水。
[0004]在某些實施中，淬火管包括內壁中沿著淬火管的至少一部分的多個孔，并且這些孔可以是彼此等距的。在某些實施中，淬火管包括定位在噴嘴處的端蓋，其中成角度的通路被定位在端蓋內。端蓋可構造為裝配在擠出模的一部分內，并且冷卻流體可被輸送通過該端蓋。
[0005]在某些實施例中，冷卻流體以基本上對準擠出模的凹槽的一角度進行輸送。噴嘴將冷卻流體輸送為會聚的流體流，其中流體流在流動方向上從第一直徑變窄到第二直徑，并且第二直徑小于第一直徑。在某些實施中，該會聚的流體流被成形為基本上符合于擠出模中切口的形狀。在某些實施中，冷卻流體隨著擠出材料退出擠出模而接觸該擠出材料。在某些實施例中，在退出擠出模的擠出材料的大約1/16英寸到I英寸內，或者在退出擠出模的擠出材料的大約1/8英寸到1/2英寸內，冷卻流體接觸該擠出材料。
[0006]在一個方面，提供了一種用于對擠出材料進行淬火的方法，所述方法包括將細長的淬火管定位在擠出模的出口側，其中淬火管包括噴嘴，該噴嘴定位在擠出模的至少一部分內，將擠出材料按壓通過該擠出模，其中擠出材料穿過噴嘴進入到淬火管中，并且隨著擠出材料退出擠出模，將冷卻流體經由噴嘴輸送到擠出材料，其中冷卻流體相對于淬火管以一角度進行輸送。在某些實施例中，冷卻流體可以按基本上對準擠出模的凹槽的一角度進行輸送。噴嘴將冷卻流體輸送為會聚的流體流，其中流體流在流動方向上從第一直徑變窄到第二直徑，并且第二直徑小于第一直徑。在某些實施例中，會聚的流體流被成形為基本上符合于擠出模中切口的形狀。冷卻流體可以是水。
[0007]在一個方面，提供了一種淬火系統，所述淬火系統包括:用于將冷卻流體沿著淬火管運輸的運輸裝置，該淬火管具有內壁和外壁；通道，該通道處于內壁的內表面內并且接受擠出材料；以及用于將冷卻流體以相對于淬火管成一角度輸送到擠出材料的輸送裝置，其中擠出材料通過該輸送裝置以進入該通道，并且其中淬火管構造為至少部分地在擠出模內延伸。內壁和外壁可以是同心的。在某些實施例中，內壁包括內管，而外壁包括外管。在某些實施例中，擠出模旋轉而淬火管并不旋轉。冷卻流體可以是水。
[0008]在某些實施例中，淬火系統包括多個孔，所述多個孔沿著淬火管的至少一部分在內壁中，并且這些孔可彼此等距。在某些實施中，淬火系統包括端蓋，該端蓋定位在輸送裝置處。端蓋可構造為裝配在擠出模的一部分中，并且冷卻流體可被輸送穿過端蓋。
[0009]在某些實施例中，冷卻流體以基本上對準擠出模的凹槽的一角度進行輸送。輸送裝置將冷卻流體輸送為會聚的流體流，其中流體流在流動方向上從第一直徑變窄到第二直徑，并且第二直徑小于第一直徑。在某些實施中，該會聚的流體流被成形為基本上符合于擠出模中切口的形狀。在某些實施例中，冷卻流體隨著擠出材料退出擠出模而接觸該擠出材料。在某些實施例中，在退出擠出模的擠出材料的大約1/16英寸到I英寸內，或者在退出擠出模的擠出材料的大約1/8英寸到1/2英寸內，冷卻流體接觸該擠出材料。
[0010]在瀏覽了本公開之后，本領域技術人員將作出這些實施例的變型和修改。上述特征和方面將以與在此所描述的一個或者多個特征進行任何結合或者再結合(包括多種有依賴性的結合和再結合)的方式實施。在此描述或者圖示的各種特征，包括其任何元件，可結合或者集成到其他系統中。此外，某些特征可以省略或者并不實施。
【附圖說明】
[0011]前述事項和其他目的及優點將在結合所附的附圖考慮下面的詳細說明的情況下而顯而易見，在整個附圖中，類似的附圖標記表示類似的部件，并且附圖中:
[0012]圖1示出了說明性的淬火系統的示意圖；
[0013]圖2示出了說明性的淬火管和端蓋的透視圖；以及
[0014]圖3示出了說明性的淬火管和擠出模的示意圖。
【具體實施方式】
[0015]為了提供對在此所描述的系統、裝置和方法的全面了解，將描述某些說明性的實施例。盡管在此所描述的實施例和特征具體地描述為用于與擠出機系統相關聯地使用，但是將知曉的是，下面列出的全部部件、連接機構、制造方法以及其他特征可以適當的方式彼此組合，并且可被改進以及可被應用到將在其他制造過程中使用的系統中，所述其他制造過程包括但并不限于:鑄軋、澆鑄(up-casting)、其他擠出以及其他制造工序。此外，盡管在此所描述的實施例是關于對由金屬坯段所擠出的金屬管進行淬火，但是將知曉的是在此所述的系統、裝置和方法可被改進以及應用到用于淬火或者通過其他方向冷卻任何適當類型材料的系統。
[0016]在此所描述的用于冷卻擠出材料的系統、裝置和方法可用于任何適當的擠出系統中，例如包括在2012年10月12日提交的美國專利申請號13/650,977中所描述的擠出機系統，其公開內容因而通過引用而全部合并于此。
[0017]圖1示出了按照某些實施例的淬火系統100的示意圖。淬火管102包括內壁104和外壁106，在內壁和外壁之間具有通路108，用于沿著淬火管102運輸冷卻流體。在某些實施例中，外壁106可由外管形成，而內壁104可由內管形成。如圖1中所示，例如，冷卻流體在箭頭A的方向上在通路108內行進，該通路108用作用來將冷卻流體傳送到擠出材料(諸如，擠出材料300)的導管。任何適當的冷卻流體可用來對擠出材料300進行淬火，所述冷卻流體包括水、各種礦物油、鹽水、合成油，任何適當的冷卻流體包括氣態流體或者它們的任何組合。內壁104和外壁106大致同心并且可具有任何適當的厚度，包括兩個壁104/106之間不同的相應厚度。在某些實施例中，當大致同心的時候，這些壁104/106中的一個可以是橢圓的，而另一個是圓形的。淬火管102還包括內壁104的內表面104a內的通道110，該通道接收擠出材料300，并且擠出材料300在箭頭B的方向上沿著淬火管102行進穿過該通道。
[0018]淬火管102的冷卻流體沿著箭頭A的方向流動到噴嘴114，該噴嘴形成在淬火管102的一個端部處。噴嘴114將冷卻流體傳送到擠出材料300，并且噴嘴114在淬火管102中提供了開口 115，擠出材料300傳過該開口而進入通道110中。在某些實施例中，通路108可在噴嘴114處成角度設置，以沿著流體流120以相對于淬火管一角度來傳送冷卻流體。例如，如圖3中所示，在噴嘴處形成于通路與淬火管之間的角度被標記為角a。噴嘴114將冷卻流體輸送為會聚的流體流120，在該處流體流120在流動方向(沿著箭頭A)上從第一直徑變窄到第二直徑，并且第二直徑小于第一直徑。在某些實施例中，內壁104和外壁106之間的通路108可以不成角度設置，