CN101633009A - 多孔型镁合金内螺旋管热挤压模具 - Google Patents

多孔型镁合金内螺旋管热挤压模具 Download PDF

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蒋海燕
郭言炎
林志埙
严峻
姚真裔
吴国华
丁文江
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Shanghai Jiaotong University
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一种模具加工技术领域的多孔型镁合金内螺旋管热挤压模具,包括:上模、中模和下模,其中:上模、中模和下模依次套接,上模、中模和下模均为圆盘结构,上模和中模之间以及中模和下模之间分别设有止口、定位销和螺栓固定。本发明的上模采用螺旋供流方式,显著降低了管材在挤出时由螺旋专用设备进行管坯螺旋成型的阻力;下模采用圆形焊合腔,有利于塑性流动的镁合金料在焊合腔内进行旋转焊合。同时,在成型腔工作带的作用下保证了金属在挤出焊合腔时的尺寸精度,而且模具结构对称性好,减少了料流的不均匀性,避免了镁合金料在形成螺旋孔径时造成管壁开裂。通过本发明模具制备生产效率高,废料少,质量良好,更加有利于适应连续生产的要求。

Description

多孔型镁合金内螺旋管热挤压模具
技术领域
本发朋涉及的是一种模具加工技术领域的装置,具体是一种多孔型镁合金内螺旋管热挤压模具。背景技术
随着生产规模的扩大和生产技术的更新,热交换器技术的研究也必须满足各种情况特殊而又条件苛刻的要求。在满足一定换热量的前提下,换热器也向着高效、紧凑的方向发展,螺旋管换热器就属于一种高效、紧凑型的换热器。随着螺旋管换热器使用的日益普遍,为适应大规模生产和提高生产效率的要求,螺旋管的一次成型技术要求已提上日程。
目前,国内普遍采用铝合金螺旋管加工换热器,但是它的使用存在一个难题,即铝合金螺旋管无法在强酸强碱环境下使用。如果采用镁合金制作螺旋管,那么换热器则可以克服在强碱环境下使用的难题,这也是镁合金内螺旋管使用的一大特色。由于镁合金属于密排六方结构,其塑性变形能力相对较差,在挤压镁合金内螺旋管的成型过程中需要考虑金属在挤压模具中的塑性流动问题,并且要考虑如何实现螺旋形的管坯挤压及其控制问题。这些关键因素都集中在模具设计上。本发明就从这里入手,实现了多孔型镁合金内螺旋管热挤压成型的模具制作。
经过对现有技术的检索发现,该螺旋管属于多孔空心结构的型材,其形状复杂,模具设计及制作难度很大,目前不带螺旋孔形的管材模具(如专利ZL200720038515.6)通常采用上模和下模两件式组装而成,上模结构主要有竖直的
分流桥、方形分流孔和形成所有孔型的芯头,下模结构则为型材外形轮廓的空腔,整个模具的设计与制作关键集中在上模。但是该现有技术存在一些问题,比如:金属在模具型腔里直冲流动,力度较弱,而且料流无法实现旋转,焊合质量较差;挤出的管材有焊合缝,后续螺旋扭转时内部容易出现裂纹,直接影响换热器的使用寿命;上模的结构复杂,加工难度大,生产成本高;所以它不适合用来一次性挤压成形带有内螺旋孔的空心管材。本发明通过釆用上、中、下模三件式模具设计,降低了模具的加工制作难度,而且扇形分流孔和倾斜式分流桥能够促使金属料流实现旋转,改善了金属的焊合效果,降低出料管坯的扭转力,有效地提高了多孔型镁合金内螺旋管的生产效率。发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足,提供一种多孔型镁合金内螺旋管热挤压模具,能够一次成型制备七孔型镁合金内螺旋管。
本发明是通过以下技术方案实现的,本发明包括:上模、中模和下模,其中:上模、中模和下模依次套接,上模、中模和下模均为圆盘结构,上模和中模之间以及中模和下模之间分别设有止口、定位销和螺栓固定。
所述的上模包括上进料端面和与其相对的上出料端面,其中:上出料端面与中模套接。
所述的上进料端面上沿周向以上进料端面中心为圆心呈中心对称地设有六个相同形状的分流桥,每两个相邻的分流桥之间形成呈周向旋转的分流孔。
所述的分流桥与分流孔均匀分布于上进料端面上,分流孔的横截面为不对称扇形形状,分流桥为倾斜式分流桥。
所述的上出料端面上设有芯杆,该芯杆嵌固于上模上。
所述的芯杆具体位于上出料端面的中心。
所述的中模的中部沿周向设有六个悬臂式芯头,在挤压时形成螺旋管坯圆周方向分布的六个螺旋孔。
所述的悬臂式芯头为朝下模方向的"1 "字形下垂结构,该悬臂式芯头的根部直径大于悬臂式芯头的尾部直径。
所述的悬臂式芯头的尾部呈圆柱形。
所述的下模包括下进料端面和与之相对的下出料端面,其中:下进料端面与中模套接。
所述的下进料端面上设有焊合腔和成型腔,其中:焊合腔和成型腔由上而下依次设置于下进料端面上。
所述的焊合腔为与下进料端面同心的环状结构,焊合腔的深度为15〜25rnm;
所述的成型腔为与下进料端面同心的环状结构,成型腔的工作带长度为8〜12mm。所述的下出料端面上设有锥形空刀,该锥形空刀的斜角为3。〜8° 。与现有技术相比,本发明的上模采用螺旋供流方式,显著降低了管材在挤出
时由螺旋专用设备进行管坯螺旋成型的阻力;下模采用圆形焊合腔,有利于塑性流动的镁合金料在焊合腔内进行旋转焊合。同时,在成型腔工作带的作用下保证了金属在挤出焊合腔时的尺寸精度,而且模具结构对称性好,减少了料流的不均匀性,避免了镁合金料在形成螺旋孔径时造成管壁开裂。通过本发明模具制备生产效率高,废料少,质量良好,更加有利于适应连续生产的要求。附图说明
图l为本发明模具的分解图;图2为本发明模具的组装图;图3为本发明上模的外形图;图4为本发明中模的外形图;图5为本发明下模的外形图;图6为本发明模具的底视图;
图7为本发明涉及的镁合金内螺旋管的立体图,其中:图7a为镁合金内螺旋管,图7b为螺旋流动示意图;
图中:l上模、2中模、3下模、4止口、 5定位销、6螺栓、7上进料端面、8上出料端面、9分流桥、IO分流孔、ll芯杆、12芯头、13芯头根部、14芯头尾部、15下进料端面、16下出料端面、17焊合腔、18成型腔、19锥形空刀。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图l、图2所示,本实施例包括:上模l、中模2和下模3,其中:上模l、中模2和下模3依次套接,上模l、中模2和下模3均为圆盘结构,上模l和中模2之间以及中模2和下模3之间分别设有止口 4、定位销5和螺栓6固定。
如图2和图3所示,所述的上模1包括上进料端面7和与其相对的上出料端面8,其中:上出料端面8与中模2套接。
所述的上进料端面7上沿周向以上进料端面7中心为圆心呈中心对称地设有六个相同形状的分流桥9,每两个相邻的分流桥9之间形成呈周向旋转的分流孔10;
所述的分流桥9与分流孔10均匀分布于上进料端面7上,分流孔10的横截
面为不对称扇形形状,分流桥9为倾斜式分流桥9。
所述的上出料端面8上设有芯杆11,该芯杆11嵌固于上模1上。所述的芯杆11具体位于上出料端面8的中心。
如图4所示,所述的中模2的中部沿周向设有六个悬臂式芯头12,在挤压时
形成螺旋管坯圆周方向分布的六个螺旋孔;
所述的悬臂式芯头12为朝下模3方向的"n "字形下垂结构,该悬臂式芯头12的根部13直径大于悬臂式芯头12的尾部14直径。
所述的悬臂式芯头12的尾部14呈圆柱形。
如图5和图6所示,所述的下模3包括下进料端面15和与之相对的下出料端面16,其中:下进料端面15与中模2套接。
所述的下进料端面15上设有焊合腔17和成型腔18,其中:焊合腔17和成型腔18由上而下依次设置于下进料端面15上。
所述的焊合腔17为与下进料端面15同心的环状结构,焊合腔17的深度为20mm;所述的成型腔18为与下进料端面15同心的环状结构,成型腔18的工作带长度为10mm。
所述的下出料端面16上设有锥形空刀19,该锥形空刀19的斜角为5° 。如图7所示,本实施例所述模具制备所得的镁合金内螺旋管,其内孔分布均匀一致,比传统使用的光面管换热器换热面积增大了50%以上,而且螺旋流动的换热介质扰动了管壁上的滞流层(传热膜),减小了流体接触热阻,提高了换热效率,起到了节能的效果。这些功效与模具的设计制作关系密切,它解决了螺旋管生产中的供流问题,模具的分流桥设计有效促使了金属沿周向旋转流动,提高了产品的生产效率。

Claims (10)

1、一种多孔型镁合金内螺旋管热挤压模具,包括:上模、中模和下模,其中:上模、中模和下模依次套接,其中:上模、中模和下模均为圆盘结构,上模和中模之间以及中模和下模之间分别设有止口、定位销和螺栓固定,其特征在于: 所述的上模包括上进料端面和与其相对的上出料端面,其中:上出料端面与中模套接; 所述的中模的中部沿周向设有六个悬臂式芯头; 所述的下模包括下进料端面和与之相对的下出料端面,其中:下进料端面与中模套接。
2、 根据权利要求1所述的多孔型镁合金内螺旋管热挤压模具,其特征是, 所述的上进料端面上沿周向以上进料端面中心为圆心呈中心对称地设有六个相 同形状的分流桥,每两个相邻的分流桥之间形成呈周向旋转的分流孔。
3、 根据权利要求2所述的多孔型镁合金内螺旋管热挤压模具,其特征是,所述的分流桥与分流孔均匀分布于上进料端面上,分流孔的横截面为不对称扇形 形状,分流桥为倾斜式分流桥。
4、 根据权利要求2或3所述的多孔型镁合金内螺旋管热挤压模具,其特征 是,所述的上出料端面上设有芯杆,该芯杆嵌固于上模上。
5、 根据权利要求4所述的多孔型镁合金内螺旋管热挤压模具,其特征是, 所述的芯杆具体位于上出料端面的中心。
6、 根据权利要求1所述的多孔型镁合金内螺旋管热挤压模具,其特征是, 所述的悬臂式芯头为朝下模方向的""l "字形下垂结构,该悬臂式芯头的根部直 径大于悬臂式芯头的尾部直径。
7、 根据权利要求1所述的多孔型镁合金内螺旋管热挤压模具,其特征是, 所述的下进料端面上设有焊合腔和成型腔,其中:焊合腔和成型腔由上而下依次 设置于下进料端面上。
8、根据权利要求7所述的多孔型镁合金内螺旋管热挤压模具,其特征是, 所述的焊合腔为与下进料端面同心的环状结构,焊合腔的深度为15〜25rran。
9、根据权利要求7所述的多孔型镁合金内螺旋管热挤压模具,其特征是,所述的成型腔为与下进料端面同心的环状结构,成型腔的工作带长度为8〜12mm。
10、根据权利要求1或7或8所述的多孔型镁合金内螺旋管热挤压模具,其特征是,所述的下出料端面上设有锥形空刀,该锥形空刀的斜角为3。〜8° 。
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