CN108213104A - 一种连续润滑的挤压模具 - Google Patents

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Abstract

一种连续润滑的挤压模具，涉及一种挤压模具。本发明是要解决目前挤压时在模具和坯料表面涂抹润滑剂时，润滑效果不佳，对模具进行表面镀层处理的方法增加了模具的制造成本和难度，模具表面镀层易在成形过程中逐渐磨损脱离的技术问题。本发明是由润滑剂储箱和挤压模具组成；润滑剂储箱的侧壁上部设置至少一个润滑剂注入孔；挤压模具的侧壁上布置至少一个润滑剂孔；润滑剂储箱套在挤压模具的外部。本发明提出一种连续润滑的挤压模具，使坯料与挤压模具在加工过程中可以保持一种良好的连续的稳定润滑状态，减少模具磨损，延长模具使用寿命。本发明应用于材料加工领域。

Description

一种连续润滑的挤压模具
技术领域
本发明涉及一种挤压模具。
背景技术
挤压是金属型材、棒材和管材的重要生产工艺，在挤压过程中，模具与坯料之间的摩擦力难以避免，当摩擦力的方向与坯料的流动方向相反时，摩擦力会阻碍材料的流动，增加挤压力，并使坯料变形不均，影响挤出构件的尺寸精度和表面粗糙度，严重的摩擦会导致模具磨损或增加模具表面处理的费用，降低生产效率，提高生产成本。对于铝合金、镁合金的挤压来说，由于摩擦导致严重的不均匀变形，挤出构件外层金属的变形程度比中心区高数倍或数十倍，外层金属晶粒严重破碎，再结晶温度降低，于是在淬火加热时或者在后续热加工时出现粗晶环。为了避免粗晶组织导致构件性能恶化或表面质量恶化，往往需要去除大量表层材料，导致巨大浪费，甚至导致材料报废。因此，迫切需要采取措施降低坯料与挤压模具之间的摩擦力。
降低摩擦力的常见方法包括：在模具和坯料表面涂抹固体或液体润滑剂、通过表面处理(如镀层，表面渗氮等)提高模具的表面光洁度和硬度。由于在挤压过程中，坯料不断产生新表面，且坯料表面与模具表面通常具有较大的接触压力，特别是在挤压成形中模具与工件间接触压力高达1000MPa～2500MPa，导致材料在成形过程中，润滑介质不足，润滑条件逐渐恶化；另外，成形过程的塑性变形热会导致接触表面温度升高，也会影响润滑剂的润滑效果。因此涂抹润滑剂润滑的方式难以满足挤压生产对润滑的要求。而通过对模具进行表面镀层处理的方法同样存在其局限性，一方面增加了模具的制造成本和难度，另一方面由于模具表面在成形过程中受到较大的压力和剪力，模具表面镀层易在成形过程中逐渐磨损脱离。
发明内容
本发明是要解决目前挤压时在模具和坯料表面涂抹润滑剂时，润滑效果不佳，对模具进行表面镀层处理的方法增加了模具的制造成本和难度，模具表面镀层易在成形过程中逐渐磨损脱离的技术问题，而提供一种连续润滑的挤压模具。
本发明的连续润滑的挤压模具是由润滑剂储箱1和挤压模具8组成；
所述的润滑剂储箱1为空心结构，润滑剂储箱1的侧壁上部设置至少一个第一润滑剂注入孔1-2，第一润滑剂注入孔1-2为通孔，第一润滑剂注入孔1-2与润滑剂储箱1的内部连通；
挤压模具8的侧壁上布置至少一个润滑剂孔8-1，润滑剂孔8-1为通孔，润滑剂孔8-1与挤压模具8的内部连通；所述的润滑剂孔8-1与竖直轴线的夹角Φ为30°～90°；
润滑剂储箱1套在挤压模具8的外部，且润滑剂储箱1的上端面和下端面与挤压模具8的接触处分别做密封处理，第一润滑剂注入孔1-2高于全部的润滑剂孔8-1。
所述的润滑剂孔8-1的孔径为0.1mm～5mm。
本发明提出一种连续润滑的挤压模具，使坯料与模具在加工过程中可以保持一种良好的连续的稳定润滑状态，减少模具磨损，延长模具使用寿命。
本发明的连续润滑的挤压模具，实现在挤压过程中在挤压模具8与坯料的接触表面持续注入润滑剂，该方法可在坯料成形过程中保持坯料与挤压模具8之间的润滑膜，从而降低材料流动的摩擦力，改善变形的均匀性，减少模具磨损。
本发明的润滑剂孔8-1的孔径的选择要根据坯料的屈服强度和润滑剂的粘度来确定，保证润滑剂顺利流入挤压模具8工作表面的同时防止坯料挤入润滑剂孔8-1中，且每个润滑剂孔8-1的孔径可以相等也可以不相等；
本发明的润滑剂孔8-1在挤压模具8表面分布形式和间距根据坯料加工过程中材料流动情况和模具强度要求确定，在材料流动剧烈位置应适当减小润滑剂孔8-1之间的间隔，对模具强度要求高时应适当增加润滑剂孔8-1之间的间隔；
本发明的润滑剂孔8-1与挤压模具8的工作表面呈一定角度，相对于90°直孔的强度，模具强度随润滑剂孔8-1与竖直轴线的夹角Ф按1-1/sin(Ф)变化，Ф为30°～90°；
本发明的润滑剂储箱1可以与加压设备连接，在挤压成形过程中通过对润滑剂储箱1内的润滑剂施加高压，实现润滑剂的强制流入，加压压力根据实际需要确定。
本发明与现有技术相比具有以下效果:
1、与传统的挤压模具涂抹润滑剂的润滑方法相比，本发明可以实现对坯料的连续和稳定的润滑，能够提高材料的变形均匀性，有助于减小和避免挤压构件的粗晶环缺陷；
2、能够降低摩擦力，改善挤压构件的表面质量，降低成形载荷，减少模具磨损，延长模具使用寿命；
3、对于挤压温度较低的材料，采用本发明的模具结构实现连续润滑，可不必进行昂贵的模具表面处理。
附图说明
图1为具体实施方式一的连续润滑的挤压模具是示意图；
图2为具体实施方式三的连续润滑的挤压模具是示意图；
图3为试验一的连续润滑的挤压模具是示意图；
图4为试验二的连续润滑的挤压模具是示意图；
图5为试验一中连续润滑的挤压模具的挤压力与位移的关系图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式为一种连续润滑的挤压模具，如图1，具体是由润滑剂储箱1和挤压模具8组成；
所述的润滑剂储箱1为空心结构，润滑剂储箱1的侧壁上部设置至少一个第一润滑剂注入孔1-2，第一润滑剂注入孔1-2为通孔，第一润滑剂注入孔1-2与润滑剂储箱1的内部连通；
挤压模具8的侧壁上布置至少一个润滑剂孔8-1，润滑剂孔8-1为通孔，润滑剂孔8-1与挤压模具8的内部连通；所述的润滑剂孔8-1与竖直轴线的夹角Φ为30°～90°；
润滑剂储箱1套在挤压模具8的外部，且润滑剂储箱1的上端面和下端面与挤压模具8的接触处分别做密封处理，第一润滑剂注入孔1-2高于全部的润滑剂孔8-1。
本实施方式提出一种连续润滑的挤压模具，使坯料与模具在加工过程中可以保持一种良好的连续的稳定润滑状态，减少模具磨损，延长模具使用寿命。
本实施方式的连续润滑的挤压模具，实现在挤压过程中在挤压模具8与坯料的接触表面持续注入润滑剂，该方法可在坯料成形过程中保持坯料与挤压模具8之间的润滑膜，从而降低材料流动的摩擦力，改善变形的均匀性，减少模具磨损。
本实施方式的润滑剂孔8-1的孔径的选择要根据坯料的屈服强度和润滑剂的粘度来确定，保证润滑剂顺利流入挤压模具8工作表面的同时防止坯料挤入润滑剂孔8-1中；
本实施方式的润滑剂孔8-1在挤压模具8表面分布形式和间距根据坯料加工过程中材料流动情况和模具强度要求确定，在材料流动剧烈位置应适当减小润滑剂孔8-1之间的间隔，对模具强度要求高时应适当增加润滑剂孔8-1之间的间隔；
本实施方式的润滑剂孔8-1与挤压模具8的工作表面呈一定角度，相对于90°直孔的强度，模具强度随润滑剂孔8-1与竖直轴线的夹角Ф按1-1/sin(Ф)变化，Ф为30°～90°；
本实施方式的润滑剂储箱1可以与加压设备连接，在挤压成形过程中通过对润滑剂储箱1内的润滑剂施加高压，实现润滑剂的强制流入，加压压力根据实际需要确定。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的润滑剂孔8-1的孔径为0.1mm～5mm。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：如图2，在润滑剂储箱1的外壁套保温罩6，保温罩6的侧壁上部设置至少一个第二润滑剂注入孔6-1，所述的第二润滑剂注入孔6-1为通孔；在保温罩6内设置至少一个加热电阻丝7。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是：所述的保温罩6的材质为耐火材料。其他与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述的润滑剂孔8-1为阶梯孔。其他与具体实施方式一至四之一相同。
用以下试验对本发明进行验证：
试验一：本试验为一种连续润滑的挤压模具，如图3，本试验主要应用润滑剂孔2-1的孔径较大，挤压筒2厚度较小的情况，具体是由润滑剂储箱1，挤压筒2，凸模3，凹模4和凹模底座5组成；
所述的润滑剂储箱1为一个空心的圆筒，润滑剂储箱1的侧壁上部设置至少一个第一润滑剂注入孔1-2，第一润滑剂注入孔1-2为通孔，第一润滑剂注入孔1-2与润滑剂储箱1的内部连通；
挤压筒2的侧壁上布置至少一个润滑剂孔2-1，润滑剂孔2-1为通孔，润滑剂孔2-1与挤压筒2的内部连通；所述的润滑剂孔2-1与竖直轴线的夹角Φ为30°～90°；
润滑剂储箱1套在挤压筒2的外部，且润滑剂储箱1的上端面和下端面与挤压筒2的接触处分别做密封处理，第一润滑剂注入孔1-2高于全部的润滑剂孔2-1；
凸模3设置在挤压筒2的内部顶端，凹模4设置在挤压筒2的内部底端，凹模底座5设置在挤压筒2的外部底端。
本试验从挤压模具进料端向挤出端，第一润滑剂注入孔1-2的孔径和间隔减小。
本试验提出一种连续润滑的挤压模具，使坯料与模具在加工过程中可以保持一种良好的连续的稳定润滑状态，减少模具磨损，延长模具使用寿命。
所述的润滑剂孔2-1的孔径为1mm～5mm。
本试验的连续润滑的挤压装置的使用方法为：
将挤压坯料放入挤压筒2中，通过第一润滑剂注入孔1-2在挤压筒2和润滑剂储箱1之间形成的储腔内加入润滑剂，并保证润滑剂液面高度高于全部的润滑剂孔2-1的高度。
通过压力机对挤压模具进行加载，凸模3在压力机的作用下挤压坯料，坯料通过凹模4流出模具，在坯料流动过程中，润滑剂孔2-1中的润滑剂在坯料流动的带动下，逐渐从润滑剂孔2-1中流出，并随坯料流动。
在挤压过程中也可以将润滑剂储箱1与加压设备连接，通过对润滑剂储箱1内润滑剂施加高压，实现润滑剂的强制流入，加压压力根据实际需要确定。
成形结束后，取出成形件，根据润滑剂耗损情况补充润滑剂进行下一次成形；
所述的润滑剂为L-HL液压油；所述的挤压坯料为纯铅。
根据试验一的步骤对实施例进行实施，监控挤压过程中挤压力的变化，由于在挤压过程中挤压力的大小与挤压比、坯料的流动应力以及工件与模具之间的摩擦力有关，因此在其他参数相同的情况下，不同摩擦条件下挤压力的变化反映了成形中摩擦力的变化。将根据本试验设计的实施方案获得的挤压力与无润滑和传统的表面涂抹润滑剂的润滑方式获得的挤压力进行比较，如图3所示。三种实施方案除润滑方法外其他成形条件完全一致。
如图5所示，曲线1为无润滑，曲线2为普通润滑，曲线3为本试验的连续润滑，曲线2和曲线3采用相同的润滑剂，在无润滑条件下，由于在挤压过程中摩擦力较大，因此，材料挤压所需的挤压力最大。在普通润滑条件下(坯料表面涂抹润滑剂)，在挤压过程中，挤压坯料与挤压筒以及坯料与凹模之间会产生大的压力，导致在挤压过程中坯料表面的润滑剂被挤出，同时由于挤压过程中新表面的产生，使坯料表面润滑剂不足，润滑剂膜破坏，润滑条件恶化，因此在挤压过程中仍然具有较高的挤压力。而采用本试验设计的连续润滑挤压模具可以获得最小的挤压力。
采用本试验进行润滑，可以在成形过程为坯料连续、稳定的提供润滑剂，在成形过程中，润滑剂不断通过润滑剂孔进入模具与坯料之间，防止了普通润滑方式在成形过程中由于挤压力和不断产生的新表面导致的润滑条件恶化的问题。在成形过程中能提供持续而稳定的润滑条件。
试验二：本试验为一种连续润滑的挤压模具，如图4，本试验应用热挤压成形的情况，具体是由润滑剂储箱1，挤压筒2，凸模3，凹模4和凹模底座5组成；
所述的润滑剂储箱1为一个空心的圆筒，润滑剂储箱1的侧壁上部设置至少一个第一润滑剂注入孔1-2，第一润滑剂注入孔1-2为通孔，第一润滑剂注入孔1-2与润滑剂储箱1的内部连通；
挤压筒2的侧壁上布置至少一个润滑剂孔2-1，润滑剂孔2-1为通孔，润滑剂孔2-1与挤压筒2的内部连通；所述的润滑剂孔2-1与竖直轴线的夹角Φ为30°～90°；
润滑剂储箱1套在挤压筒2的外部，且润滑剂储箱1的上端面和下端面与挤压筒2的接触处分别做密封处理，第一润滑剂注入孔1-2高于全部的润滑剂孔2-1；
凸模3设置在挤压筒2的内部顶端，凹模4设置在挤压筒2的内部底端，凹模底座5设置在挤压筒2的外部底端；
在润滑剂储箱1的外壁套保温罩6，保温罩6的侧壁上部设置至少一个第二润滑剂注入孔6-1，第二润滑剂注入孔6-1与第一润滑剂注入孔1-2一一连通；在保温罩6内设置至少一个加热电阻丝7。
本试验从挤压模具进料端向挤出端，第一润滑剂注入孔1-2的孔径和间隔减小。
本试验提出一种连续润滑的挤压模具，使坯料与模具在加工过程中可以保持一种良好的连续的稳定润滑状态，减少模具磨损，延长模具使用寿命。
所述的润滑剂孔2-1的孔径为1mm～5mm。
本试验的连续润滑的挤压装置的使用方法为：
将挤压坯料放入挤压筒2中，通过第一润滑剂注入孔1-2在挤压筒2和润滑剂储箱1之间形成的储腔内加入润滑剂，并保证润滑剂液面高度高于全部的润滑剂孔2-1的高度。
通过加热电阻丝7将整个模具加热到指定温度后，通过压力机对挤压模具进行加载，凸模1在压力机的作用下挤压坯料，坯料通过凹模4流出模具。通过压力机对挤压模具进行加载，凸模3在压力机的作用下挤压坯料，坯料通过凹模4流出模具，在坯料流动过程中，润滑剂孔2-1中的润滑剂在坯料流动的带动下，逐渐从润滑剂孔2-1中流出，并随坯料流动。
在挤压过程中也可以将润滑剂储箱1与加压设备连接，通过对润滑剂储箱1内润滑剂施加高压，实现润滑剂的强制流入，加压压力根据实际需要确定。
成形结束后，取出成形件，根据润滑剂耗损情况补充润滑剂进行下一次成形；
所述的润滑剂为L-HL液压油；所述的挤压坯料为纯铅。
本试验提出一种连续润滑的挤压模具，使坯料与模具在加工过程中可以保持一种良好的连续的稳定润滑状态，减少模具磨损，延长模具使用寿命。

Claims (6)

1.一种连续润滑的挤压模具，其特征在于连续润滑的挤压模具是由润滑剂储箱(1)和挤压模具(8)组成；
所述的润滑剂储箱(1)为空心结构，润滑剂储箱(1)的侧壁上部设置至少一个第一润滑剂注入孔(1-2)，第一润滑剂注入孔(1-2)为通孔；
挤压模具(8)的侧壁上布置至少一个润滑剂孔(8-1)，润滑剂孔(8-1)为通孔；所述的润滑剂孔(8-1)与竖直轴线的夹角Φ为30°～90°；
润滑剂储箱(1)套在挤压模具(8)的外部，且润滑剂储箱(1)的上端面和下端面与挤压模具(8)的接触处分别做密封处理，第一润滑剂注入孔(1-2)高于全部的润滑剂孔(8-1)。
2.根据权利要求1所述的一种连续润滑的挤压模具，其特征在于所述的润滑剂孔(8-1)的孔径为0.1mm～5mm。
3.根据权利要求1所述的一种连续润滑的挤压模具，其特征在于，在润滑剂储箱(1)的外壁套保温罩(6)，保温罩(6)的侧壁上部设置至少一个第二润滑剂注入孔(6-1)，所述的第二润滑剂注入孔(6-1)为通孔；在保温罩(6)内设置至少一个加热电阻丝(7)。
4.根据权利要求2所述的一种连续润滑的挤压模具，其特征在于所述的润滑剂孔(8-1)的孔径为1mm～5mm。
5.根据权利要求1所述的一种连续润滑的挤压模具，其特征在于所述的润滑剂孔(8-1)为阶梯孔。
6.根据权利要求1所述的一种连续润滑的挤压模具，其特征在于润滑剂储箱(1)与加压设备连接，在挤压成形过程中通过对润滑剂储箱(1)内润滑剂施加高压，实现润滑剂的强制流入。
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