CN107282676A - 一种制氮机常温氮气冷却模具的方法及冷却模具 - Google Patents

一种制氮机常温氮气冷却模具的方法及冷却模具 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种制氮机常温氮气冷却模具的方法及冷却模具，其中，制氮机常温氮气冷却模具的方法用于铝型材的挤压过程中通过液氮对模具本体进行螺旋式冷却，气化氮气充满挤压腔，为冷却模具及保护铝型材的方法。本发明还提供了一种冷却模具包括模具，该模具包括固定端、模垫以及挤出模，所述固定端与模座固定，所述挤出模外与模套固定，所述模垫设置在固定端和挤出模之间，在所述模座内设置有螺旋式挤出腔内管路，在所述挤出模内设置有环形挤出模管路，输送管由螺旋式挤出腔内管路经环形挤出模管路进入模垫内管。由于氮气是惰性气体，大量的氮气在型材挤出端喷出，可以防止氧气与型材表面接触，防止型材氧化生成高硬度质点对模具造成划伤。

Description

一种制氮机常温氮气冷却模具的方法及冷却模具
技术领域
本发明涉及一种氮气冷却模具技术，尤其是一种制氮机常温氮气冷却模具的方法及冷却模具。
背景技术
在铝型材的挤压过程中，氮气冷却技术能够有效提高模具寿命，并改善铝型材表面质量。然而，目前的氮气冷却技术，一般都是从前梁型材出口处，伸进氮气管道，对模具型材进行冷却。由于前梁型材出口形状不规则和铝型材的形状的多样性，使得此种冷却方案实现起来十分困难，且不易控制.
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的就在于提供一种制氮机常温氮气冷却模具的方法及冷却模具。
为了解决上述问题，本发明提供了一种制氮机常温氮气冷却模具的方法，该方法用于铝型材的挤压过程中通过液氮对模具本体进行螺旋式冷却，气化氮气充满挤压腔，为冷却模具及保护铝型材的方法。
该方法具体包括如下步骤：
步骤1）测控装置的初始化：控制装置对通信装置进行初始化，启动红外测温装置以及氮气浓度传感器；使得红外测温装置以及氮气浓度传感器处于工作状态；
步骤2）模具加热并预冷：给模具进行加热，当达到控制装置设定的温度后，打开制氮机的输送管，对模具进行预冷；
步骤3）挤压并冷却，铝型材的挤压过程中通过液氮对模具本体进行螺旋式冷却，此过程液氮由于温度上升使得液氮伴随气化，模具腔内气压增大，伴有气化的液氮注入至挤压腔内，此时，伴有气化的液氮完全气化，充满挤压腔，形成冷却并使得铝合金型材处于氮气保护环境。
优选的，步骤2）包括具体包括：①对模具加热，红外测温装置监测模具的温度，并将测得的温度传递给通信装置，该通信装置与控制装置通信，当红外测温装置监测的温度达到控制装置设定的温度值时，控制装置开启电磁阀，液氮由制氮机经输送管依次经过螺旋式挤出腔外预冷、环形挤出模预冷以及挤出筒预冷；
②步骤①中液氮当液氮开度为30%～50%。
优选的，步骤3）具体包括：①当加热温度达到460℃～500℃，进行铝型材的挤压，此时，控制装置控制电磁阀，使得液氮开度为50%～80%；
②液氮经过输送管进入螺旋式挤出腔内管路进行模具端外环境冷却，再经过环形挤出模管路进行挤出模冷却，此过程中，由于流速和持续的加热，液氮伴随气化模具腔内气压增大，伴有气化的液氮注入至挤压腔内，此时，伴有气化的液氮完全气化，充满挤压腔，形成冷却并使得铝合金型材处于氮气保护环境。
优选的，步骤①中铝型材的挤压速度为0.2m/s～0.4m/s。
本发明还提供了一种冷却模具，包括模具，该模具包括固定端、模垫以及挤出模，所述固定端与模座固定，所述挤出模外与模套固定，所述模垫设置在固定端和挤出模之间，在所述模座内设置有螺旋式挤出腔内管路，在所述挤出模内设置有环形挤出模管路，输送管由螺旋式挤出腔内管路经环形挤出模管路进入模垫内管。
优选的，所述固定端设置有红外测温装置以及氮气浓度传感器，所述红外测温装置设置在固定端内的第一固定腔内，该第一固定腔的外侧设置有第一隔温层；所述氮气浓度传感器设置在固定端内的第二固定腔内，该第二固定腔的外侧设置有第二隔温层。
优选的，所述红外测温装置以及氮气浓度传感器与模座上设置的通信装置连接，该通信装置处设置有第三隔温层。
优选的，所述螺旋式挤出腔内管路通过输送管与制氮机连接，所述输送管上设置有压力表、流量计以及电磁阀，所述电磁阀与所述的控制装置连接。
优选的，所述模座内设置有挤出筒，所述挤出筒的外侧是螺旋式挤出腔内管路，所述挤出筒与挤出腔安装连接为一体。
本发明的有益效果为：模具加温后温度460-480度。在挤压过程中铝棒的温度是480-520度，加压过程中由于跟模具产生摩擦，温度还会升高40-60度，模具温度也会随着升高。当模具温度超过500度，铝材的表面会出现麻面，粘铝等表面缺陷。当模具超过500度时，模具的强度降低，使用寿命缩短。现在为模具经过液氮经过输送管进入螺旋式挤出腔内管路进行模具端外环境冷却，再经过环形挤出模管路进行挤出模冷却，此过程中，由于流速和持续的加热，液氮伴随气化模具腔内气压增大，伴有气化的液氮注入至挤压腔内，此时，伴有气化的液氮完全气化，充满挤压腔，形成冷却并使得铝合金型材处于氮气保护环境，让模具保持在460-480度之间，从而提高模具的寿命。由于氮气是惰性气体，冲出来的氮气，他能够使模具刚挤出的型材周围形成保护，不会在高温的情况下被氧化。
附图说明
为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
图1为本发明中方法的流程图图；
图2为本发明中模具的结构示意图；
图3为本发明中模具的分解式结构示意图；
图4为本发明的控制原理图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
参照图1至图4，本发明提供了一种制氮机常温氮气冷却模具的方法，该方法用于铝型材的挤压过程中通过液氮对模具本体进行螺旋式冷却，气化氮气充满挤压腔，为冷却模具及保护铝型材的方法。
该方法具体包括如下步骤：
步骤1）测控装置的初始化：控制装置1对通信装置11进行初始化，启动红外测温装置123以及氮气浓度传感器126；使得红外测温装置123以及氮气浓度传感器126处于工作状态；
步骤2）模具20加热并预冷：给模具20进行加热，当达到控制装置1设定的温度后，打开制氮机2的输送管6，对模具20进行预冷；
具体包括：①对模具20加热，红外测温装置123监测模具的温度，并将测得的温度传递给通信装置11，该通信装置11与控制装置1通信，当红外测温装置123监测的温度达到控制装置设定的温度值时，即430℃，控制装置1开启电磁阀3，液氮由制氮机2经输送管6依次经过螺旋式挤出腔外预冷、环形挤出模预冷以及挤出筒预冷；
②步骤①中液氮当液氮开度为30%～50%。
步骤3）挤压并冷却，铝型材7的挤压过程中通过液氮对模具本体进行螺旋式冷却，此过程液氮由于温度上升使得液氮伴随气化，模具腔内气压增大，伴有气化的液氮注入至挤压腔内，此时，伴有气化的液氮完全气化，充满挤压腔，形成冷却并使得铝合金型材处于氮气保护环境。
具体包括：①当加热温度达到460℃～500℃，进行铝型材7的挤压，此时，控制装置1控制电磁阀3，使得液氮开度为50%～80%；
②液氮经过输送管进入螺旋式挤出腔内管路19进行模具20端外环境冷却，再经过环形挤出模管路171进行挤出模冷却，此过程中，由于流速和持续的加热，液氮伴随气化模具腔内气压增大，伴有气化的液氮注入至挤压腔内，此时，伴有气化的液氮完全气化，充满挤压腔，形成冷却并使得铝合金型材处于氮气保护环境。步骤①中铝型材的挤压速度为0.2m/s～0.4m/s。
本发明还提供了一种冷却模具，包括模具20，该模具20包括固定端18、模垫131以及挤出模132，所述固定端18与模座9固定，所述挤出模132外与模套15固定，所述模垫131设置在固定端18和挤出模132之间，所述固定端18设置有红外测温装置123以及氮气浓度传感器126，所述红外测温装置123设置在固定端内的第一固定腔122内，该第一固定腔122的外侧设置有第一隔温层121；所述氮气浓度传感器126设置在固定端18内的第二固定腔125内，该第二固定腔125的外侧设置有第二隔温层124；所述红外测温装置123以及氮气浓度传感器126与模座9上设置的通信装置11连接，该通信装置11处设置有第三隔温层10；在所述模座9内设置有螺旋式挤出腔内管路19，在所述挤出模132内设置有环形挤出模管路171，输送管6由螺旋式挤出腔内管路19经环形挤出模管路171进入模垫内管172。所述螺旋式挤出腔内管路16通过输送管6与制氮机1连接，所述输送管6上设置有压力表5、流量计4以及电磁阀3，所述电磁阀3与所述的控制装置1连接。所述模座9内设置有挤出筒8，所述挤出筒8的外侧是螺旋式挤出腔内管路19，所述挤出筒8与挤出腔安装连接为一体。
本发明摒弃了传统的出料直接冷却法以及模垫冷却方法，通过研究和设计，设计出了一种新型的冷却模具，该模具通过液氮的特性，即在1个大气压时，1kg液氮气化成同温度(－196℃)的氮气时瞬间释放出198.6J的冷量;1kg液氮可气化生成840L氮气(1大气压，20℃);在温度不高的模具端口，采用螺旋式冷却外围环境，在经过对挤出模进行直接冷却，此过程可以降低由液氮直接对挤出腔冷却造成铝棒型材出现由液态转化成气态后压力产生回流，使得冷却效果不佳，同时，也避免了只对模垫冷却对整体的效果不佳的状况。本发明采用了合理的设计，有效的缓解了氮气回流以及冷却不佳的状况。
下表为本公司生产过程中取得的测试值。
由表1可以，当将挤压速度升高到0.2至0.4时，若将液氮注入模具工作区域，可以平衡由于挤压速度升高而导致的模具及挤出型材的温度上升。实现在最佳的挤压温度下进行提速挤压。且由于氮气是惰性气体，大量的氮气在型材挤出端喷出，可以防止氧气与型材表面接触，防止型材氧化生成高硬度质点对模具造成划伤。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种制氮机常温氮气冷却模具的方法，其特征在于，该方法用于铝型材的挤压过程中通过液氮对模具本体进行螺旋式冷却，气化氮气充满挤压腔，为冷却模具及保护铝型材的方法。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：
步骤1）测控装置的初始化：控制装置对通信装置进行初始化，启动红外测温装置以及氮气浓度传感器；使得红外测温装置以及氮气浓度传感器处于工作状态；
步骤2）模具加热并预冷：给模具进行加热，当达到控制装置设定的温度后，打开制氮机的输送管，对模具进行预冷；
步骤3）挤压并冷却，铝型材的挤压过程中通过液氮对模具本体进行螺旋式冷却，此过程液氮由于温度上升使得液氮伴随气化，模具腔内气压增大，伴有气化的液氮注入至挤压腔内，此时，伴有气化的液氮完全气化，充满挤压腔，形成冷却并使得铝合金型材处于氮气保护环境。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
步骤2）包括具体包括：①对模具加热，红外测温装置监测模具的温度，并将测得的温度传递给通信装置，该通信装置与控制装置通信，当红外测温装置监测的温度达到控制装置设定的温度值时，控制装置开启电磁阀，液氮由制氮机经输送管依次经过螺旋式挤出腔外预冷、环形挤出模预冷以及挤出筒预冷；
②步骤①中液氮当液氮开度为30%～50%。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
步骤3）具体包括：①当加热温度达到430℃～500℃，进行铝型材的挤压，此时，控制装置控制电磁阀，使得液氮开度为50%～80%；
②液氮经过输送管进入螺旋式挤出腔内管路进行模具端外环境冷却，再经过环形挤出模管路进行挤出模冷却，此过程中，由于流速和持续的加热，液氮伴随气化模具腔内气压增大，伴有气化的液氮注入至挤压腔内，此时，伴有气化的液氮完全气化，充满挤压腔，形成冷却并使得铝合金型材处于氮气保护环境。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤①中铝型材的挤压速度为0.2m/s～0.4m/s。
6.一种冷却模具，应用于上述权利要求1至5所述的方法，其特征在于，包括模具，该模具包括固定端、模垫以及挤出模，所述固定端与模座固定，所述挤出模外与模套固定，所述模垫设置在固定端和挤出模之间，在所述模座内设置有螺旋式挤出腔内管路，在所述挤出模内设置有环形挤出模管路，输送管由螺旋式挤出腔内管路经环形挤出模管路进入模垫内管。
7.根据权利要求6所述的冷却模具，其特征在于，所述固定端设置有红外测温装置以及氮气浓度传感器，所述红外测温装置设置在固定端内的第一固定腔内，该第一固定腔的外侧设置有第一隔温层；所述氮气浓度传感器设置在固定端内的第二固定腔内，该第二固定腔的外侧设置有第二隔温层。
8.根据权利要求7所述的冷却模具，其特征在于，所述红外测温装置以及氮气浓度传感器与模座上设置的通信装置连接，该通信装置处设置有第三隔温层。
9.根据权利要求6所述的冷却模具，其特征在于，所述螺旋式挤出腔内管路通过输送管与制氮机连接，所述输送管上设置有压力表、流量计以及电磁阀，所述电磁阀与所述的控制装置连接。
10.根据权利要求6所述的冷却模具，其特征在于，所述模座内设置有挤出筒，所述挤出筒的外侧是螺旋式挤出腔内管路，所述挤出筒与挤出腔安装连接为一体。
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