[发明专利]一种管材双向拉伸取向增强装置及方法

权利要求书

1.一种管材双向拉伸取向增强装置，其特征在于，分为模具段（A）、直管段（B）、扩口段（C）三部分，包括管坯模具、第一芯管（1）、第二芯管（2）以及扩张头组件，所述管坯模具包括支架模（3）、外部的口模（4）以及内部的芯模（5），口模（4）和芯模（5）分别通过螺纹结构固定在支架模（3）上，形成管坯容腔（6），第一芯管（1）和第二芯管（2）安装在支架模（3）上，均位于芯模（5）内部，第一芯管（1）设置在第二芯管（2）的内部，第一芯管（1）的末端齐平或者超出第二芯管（2）的末端，在第二芯管（2）后端预定位置处设置有外螺纹（25），外螺纹（25）连接有扩张头组件，用于对管坯进行径向拉伸，扩张头组件后方设置有牵引机，带动管坯移动；

末端的芯模（5）长度伸出末端的口模（4）外，末端芯模（5）伸出口模（4）的部分外径逐渐缩小，第二芯管（2）对应此处的外径扩大到小于等于未伸出口模段的芯模（5）的外径，形成局部凹陷（27），用于压缩空气从模具段出来从局部凹陷处进入管坯容腔（6）内表面与末端的芯模（5）外表面之间，形成空气膜；

所述扩张头组件为分段式空腔结构组合而成，首腔（15）为圆锥体结构，端部设有与第二芯管（2）外螺纹（25）相配合的内螺纹，尾腔（16）为圆柱体结构，中间部分腔体为过渡腔体（17），相邻空腔结构之间通过螺纹结构固定连接，在每个空腔结构的末端设置有环形的支撑板（18）形成空腔，支撑板（18）的内径大于第二芯管（2）的外径，除尾腔（16）的支撑板（18）外，其余支撑板（18）上均开设有第一冷却风通孔（19），在首腔（15）内的第二芯管（2）上也开设有第二冷却风通孔（20），在第二芯管（2）的末段安装有芯管堵头（21），用于密封第一芯管（1）和第二芯管（2）之间的通道，在扩张头组件末端还设置有测温探头（24）。

2.根据权利要求1所述的一种管材双向拉伸取向增强装置，其特征在于，支架模（3）的支架数量大于等于4个，支架上设置有径向通孔，分别用作压缩空气入口（10）、冷却风入口（11）以及冷却风出口（12），在芯模（5）安装一侧的支架模（3）端面开设有第一连通孔（7）、第二连通孔（8）以及第三连通孔（9），第一连通孔（7）的一端与用作压缩空气入口（10）的径向通孔相连通，另一端连通于芯模（5）和第二芯管（2）之间的空腔；第二连通孔（8）的一端与用作冷却风入口（11）的径向通孔相连通，另一端与第一芯管（1）的内腔相连通；第三连通孔（9）的一端与用作冷却风出口（12）的径向通孔相连通，另一端与第一芯管（1）和第二芯管（2）之间的空腔相连通。

3.根据权利要求2所述的一种管材双向拉伸取向增强装置，其特征在于，所述口模（4）和芯模（5）的数量为分别为多级，口模和口模之间以及芯模和芯模之间通过螺丝进行相互固定连接，口模（4）上设置有调节管坯壁厚均匀度的调节螺钉（13）。

4.根据权利要求3所述的一种管材双向拉伸取向增强装置，其特征在于，各个芯模（5）内表面设置有绝热材料（14）。

5.根据权利要求4所述的一种管材双向拉伸取向增强装置，其特征在于，第一芯管（1）和第二芯管（2）的中心线和模具挤出中心线重合，在模具段（A）第二芯管（2）的外径小于末端芯模（5）的内径，与末端芯模（5）形成环隙作为压缩空气通道，第二芯管（2）的外径在末端芯模（5）的末端斜向上扩大到小于等于末端芯模（5）外径，并在此后部分的第二芯管（2）上全部设置有外螺纹（25），用于安装扩张头组件并调节安装位置。

6.根据权利要求5所述的一种管材双向拉伸取向增强装置，其特征在于，在尾腔（16）的第二芯管（2）上设置有止退螺母（22），与前一空腔的支撑板（18）贴紧设置，防止扩张头组件工作时螺纹松动后退。

7.根据权利要求6所述的一种管材双向拉伸取向增强装置，其特征在于，在直管段（B）的管坯容腔（6）外侧设置有可移动的风环（23），配套可调节风量的风机，所述风环（23）内部设置有红外加热灯和外表面的测温探头（24），用于对管坯外表面均匀吹风并测温。

8.一种如权利要求7所述的管材双向拉伸取向增强装置的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）按照常规塑料管材开机方法，将管坯挤出并逐步增大压缩空气气量，使管坯与芯模（5）、第二芯管（2）外表面阻力降低，调整工艺参数，到达扩张头前部时，通过测温探头（24）测定管坯外表面温度，并将不符合要求的部分手工割除；

（2）开启风环（23）吹风对管坯外表面冷却，根据末端测温数据调节冷却风风机吹风量和压缩空气气量，并调节扩张头组件前后位置，使管坯双向拉伸前达到工艺要求的温度；

（3）将管坯沿纵向割成几条，手工牵引通过扩张头并与牵引机连接，开启牵引机带动管坯前进，此时停止将管坯纵向割成几条，使其形成一个完整管坯；

（4）开启冷却风阀门，对扩张头组件各个腔进行冷却，使管材双向拉伸同时冷却，根据扩张头末端测的温度调节冷却风大小，并可根据情况增减扩张头腔数，之后进入常规管材生产工艺流程调试即可。