CN104056869A - 7系铝合金大型挤压模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种7系铝合金大型挤压模具，属于大型挤压模具技术领域，包括上模、下模、对所述上模、下模进行限位的定位销和进行联结固定的螺钉，所述上模设置有分流桥、分流孔和模芯，下模设置有焊合室、模孔型腔、工作带和空刀，所述分流桥设置有桥墩，所述焊合室设置为蝶形形腔，所述工作带设置有冷却装置。通过分流桥两端添置桥墩，有效解决因分流桥强度不足而引起断裂的问题；通过采用蝶形焊合室，减小挤压阻力，从而提高了挤压产品焊缝质量；通过在下模工作带处设置冷却装置，解决了模具热疲劳问题和挤压产品粗晶环问题，最终将7系铝合金大型挤压模具的使用寿命提高到20～25吨/模,基本接近国际先进水平。

Description

7系铝合金大型挤压模具

技术领域

本发明涉及大型挤压模具技术领域，特别涉及一种7系铝合金大型挤压模具。

背景技术

轨道交通用铝型材在成挤压型时，由于型材规格较普通型材要大，模具承受较大的抵抗阻力，所以极易出现堵模，金属流动困难，导致焊合质量不良等问题。目前德国、意大利、韩国、日本等国家的大型挤压模具制造技术处于比较领先地位，我国尚处起步阶段，主要体现在模具使用寿命上，国内平均使用寿命10吨/模，而国外平均分流组合模使用寿命在20～25吨/套，差距较大。

尤其是7系铝合金型材，由于加入了锌、铅、镁和铜等合金元素，材料硬度加大，成型时模具的挤压应力也随之增大，易导致：分流桥早期断裂、材料热疲劳及焊缝质量差等问题，从而进一步降低影响模具使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种7系铝合金大型挤压模具，通过分流桥底添置桥墩、下模工作带设置冷却装置、采用蝶形焊合室等结构改进，分别解决了模具的分流桥早期断裂、材料热疲劳和焊缝质量差等问题，最终提高了模具使用寿命和挤压产品的焊缝质量。

本发明的7系铝合金大型挤压模具，包括上模、下模、对所述上模、下模进行限位的定位销和进行联结固定的螺钉，所述上模设置有分流桥、分流孔和模芯，下模设置有焊合室、模孔型腔、工作带和空刀，其特征在于：所述分流桥设置有桥墩，所述焊合室设置为蝶形形腔，所述工作带设置有冷却装置。所述桥墩为设置在分流桥根部比分流桥桥身厚的部分，与分流桥桥身圆弧过渡。

由于在分流桥根部设置有比分流桥桥身厚的桥墩，一方面可以提高分流桥自身的结构强度，可承受更大的挤压阻力和挤压力矩；另一方面由于桥墩比桥身厚且与桥身圆弧过渡，增大了与挤压金属接触面积，分散在分流桥内表面单位面积上的金属减少，有利于金属的流动,减少了挤压阻力，有效解决了分流桥早期断裂的问题；焊合室采用蝶形形腔，由于没有结构上的死区，避免了金属停留在死区内影响金属的流动性问题，从而提高焊缝质量；在下模工作带处设置冷却装置，可以有效降低挤压过程中的模具温度的变化值，减少材料发生热疲劳问题。

进一步，所述冷却装置包括液氮系统和温度控制系统。由于液氮低温在-196℃以下，可对模具迅速降温，从而避免模具在工作中温度变化较大引起热疲劳问题，通过温度控制系统对模具温度进行实时监控，避免模具温度忽高忽低，使模具温度始终保持在恒定范围内，有利于提高挤压速度及产品生产效率。

进一步，所述工作带处还设置有用于存贮液氮的冷却结构。在工作带处设置与挤压型材形状相近的冷却结构，可以迅速且均匀的降低挤压型腔和挤压产品的温度，一方面避免挤压产品表面温度差异过大导致裂口或变形过大等质量问题，另一方面可提高挤压产品内部组织状态，抑制产品粗晶环缺陷的产生。

进一步，所述模芯端面设置有台阶。由于台阶端面小于模芯端面可以减小挤压力，相比锥台式和锥式更适用于难挤压型材，更有利于金属流动，提高挤压产品质量。

本发明的有益效果：

通过分流桥两端添置桥墩，大幅提高分流桥的结构强度，有效解决因分流桥强度不足而引起断裂的问题；采用蝶形焊合室，可加速金属的流动性，消除分流孔之间的死区，减小挤压阻力，从而提高了挤压产品焊缝质量；下模工作带处设置冷却装置，解决了模具在挤压过程中温度变化较大而造成模具热疲劳的问题，同时对抑制挤压产品粗晶环问题具有重要意义。

实验表明：通过本发明可有效降低模具在挤压过程中承受应力水平和整体变形量：应力从850MPa降到705MPa；整体变形量从0.32mm降到0.12mm，最终将7系铝合金大型挤压模具LC13-071(分流组合模)的使用寿命提高到20～25吨/模,较国内普遍使用寿命5～15吨/模提高近1倍，基本接近国际先进水平。

本发明的其它优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

图1为本发明7系铝合金大型挤压模具的加工型材示意图；

图2为本发明7系铝合金大型挤压模具的实施结构示意图；

图3为图2的剖视图；

图4为分流桥原结构示意图；

图5为分流桥改进结构I示意图；

图6为分流桥改进结构II示意图；

图7为蝶形焊合室结构示意图；

图8为下横工作带处冷却结构；

图9为凸台式模芯结构。

附图标记说明：1-上模；2-分流桥；3-下模；4-模芯；5-定位销；6-分流孔；7-焊合室；8-模孔型腔；9-螺钉；10-空刀；11-工作带；12-模芯台阶；13-桥墩；14-蝶形形腔；15-冷却装置；16-冷却结构。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例7系铝合金大型挤压模具的挤压型材产品图，如图2-图3所示，本实施例7系铝合金大型挤压模具的实施结构示意图，包括上模1、下模3、对所述上模1、下模3进行限位的定位销5和进行联结固定的螺钉9，所述上模1设置有分流桥2、分流孔6和模芯4，下模3设置有焊合室7、模孔型腔8、工作带11和空刀10，所述分流桥2两端设置桥墩13，为改进结构前后对比图，桥墩的可以是两侧斜坡结构即“八”结构，也可以两侧是平行的“＝”结构，图4为分流桥原结构，图5-图6为分流桥改进结构，但其宽度应比分流桥略宽，即桥墩的厚度要大于分流桥的厚度，并且与分流桥桥身应为圆弧过渡，促进金属的流动性，圆弧半径一般为15～25mm，本实施例优选为20mm，同时，焊合室的内部设置为蝶形形腔14，如图7所示，在下模的工作带处11设置了冷却装置15用以降低模具温度变化值。

由于在分流桥2根部设置有比分流桥厚的桥墩13，一方面可以提高分流桥自身的结构强度，可承受更大的挤压阻力和挤压力矩；另一方面由于桥墩13比桥身宽且与桥身圆弧过渡，增大了与挤压金属接触面积，分散在分流桥2内表面单位面积上的金属减少，有利于金属的流动,减少了挤压阻力，有效解决了分流桥2早期断裂的问题；焊合室采用蝶形形腔14，由于没有结构上的死区，避免了金属停留在死区内影响金属的流动性问题，从而提高焊缝质量；在下模工作带处设置冷却装置15，可以有效降低挤压过程中的模具温度的变化值，减少材料发生热疲劳问题。

作为对本实施例的改进，所述冷却装置15包括液氮系统和温度控制系统,对模具进行降温可以采用冷却水或气作为冷却介质，在本实施中，作为优选冷却介质为液氮，由于液氮低温在-196℃以下，可对模具迅速降温，从而避免模具在工作中温度变化较大引起热疲劳问题，通过温度控制系统对模具温度进行实时监控，避免模具温度忽高忽低，使模具温度始终保持在恒定范围内，有利于提高挤压速度及产品生产效率。

作为对本实施例的改进，所述工作带处11还设置有用于存贮液氮的冷却结构16。在工作带处11设置与加工零件形状相近的冷却结构，如图8所示，可以迅速且均匀的降低挤压型腔和挤压产品的温度，一方面避免挤压产品表面温度差异过大导致裂口或变形过大等质量问题，另一方面可提高挤压产品内部组织状态，抑制产品粗晶环缺陷的产生。

作为对本实施例的改进，所述模芯4端面设置有台阶12，如图9所示。由于台阶端面小于模芯端面可以减小挤压力，相比锥台式和锥式更适用于难挤压型材，更有利于金属流动，提高挤压产品质量。

实验表明：通过本发明可有效降低模具在挤压过程中承受应力水平和整体变形量：应力从850MPa降到705MPa；整体变形量从0.32mm降到0.12mm，最终将7系铝合金大型挤压模具(分流组合模)的使用寿命提高到20～25吨/模,较国内普遍使用寿命5～15吨/模提高近1倍，基本接近国际先进水平。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种7系铝合金大型挤压模具，包括上模、下模、对所述上模、下模进行限位的定位销和进行联结固定的螺钉，所述上模设置有分流桥、分流孔和模芯，下模设置有焊合室、模孔型腔、工作带和空刀，其特征在于：所述分流桥设置有桥墩，所述焊合室设置为蝶形形腔，所述工作带设置有冷却装置。

2.根据权利要求1所述的7系铝合金大型挤压模具，其特征在于：所述桥墩为设置在分流桥根部比分流桥桥身厚的部分，与分流桥桥身圆弧过渡。

3.根据权利要求1所述的7系铝合金大型挤压模具，其特征在于：所述冷却装置包括液氮系统和温度控制系统。

4.根据权利要求1所述的7系铝合金大型挤压模具，其特征在于：所述工作带处还设置有用于存贮液氮的冷却结构。

5.根据权利要求1所述的7系铝合金大型挤压模具，其特征在于：所述模芯端面设置有台阶。