CN108480413A - 一种铝型材挤压成型模具冷却机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铝型材挤压成型模具冷却机构，包括铝型材挤出模的模具和模垫，所述模垫中设置冷却水通道和氮气通道，冷却水通道与冷却水循环系统连接，氮气通道与氮气进口管连接，且氮气通道与挤出模的挤出腔连通；氮气通道和冷却水通道均沿垂直于挤出模轴线的方向设置，且氮气通道位于靠近模具的一侧，冷却水通道位于远离模具的一侧。本方案中的铝型材挤压成型模具冷却方法是采用冷却水和常温氮气来替代液氮进行模具冷却，使用成本低，同时具有良好的冷却效果和保护效果，能提高型材的挤压成型速度和铝型材质量。

Description

一种铝型材挤压成型模具冷却机构
技术领域
本发明涉及一种铝型材挤压成型模具冷却方法，属于铝合金成型技术领域。
背景技术
在铝合金的挤压成型过程中，挤压模的工作温度一般在500℃以上，随着挤压过程的持续，由于铝合金锭的形状剧变及铝材与模具的摩擦产生热量使挤压模工作带的温度升高，导致模具钢回火稳定性下降及产生表面退氮，硬度降低，这是导致挤压模过早失效的主要原因之一。导致模具过早失效的原因之二是由于挤压过程中温度的升高加大了型材的氧化，型材表面生成的氧化铝硬度较高，不仅对模具造成划伤，而且还影响型材表面的光洁度，导致停产更换模具。随着挤压过程中挤压模及变形金属温度持续上升，挤出的型材还将产生气泡、融合及尺寸超差等缺陷。所以，为延长模具的使用寿命及避免型材表面缺陷，在挤压过程中必须限制型材的挤压速度以防止模具及型材温度过高。现有技术中公开的技术方案中有采用液氮对模具进行冷却的方法，效果较好，且可以对铝型材的表面进行惰性保护，防止氧化。但存在液氮的储存和使用成本偏高的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝型材挤压成型模具冷却方法，具体方案为：
一种铝型材挤压成型模具冷却机构，包括铝型材挤出模的模具和模垫，所述模垫中设置冷却水通道和氮气通道，冷却水通道与冷却水循环系统连接，氮气通道与氮气进口管连接，且氮气通道与挤出模的挤出腔连通；氮气通道和冷却水通道均沿垂直于挤出模轴线的方向设置，且氮气通道位于靠近模具的一侧，冷却水通道位于远离模具的一侧。
进一步的，所述氮气通道的宽度为冷却水通道的2~3倍。
一种铝型材挤压成型模具冷却方法，是使用上述的铝型材挤压成型模具冷却机构，冷却步骤包括：
1）在挤出成型前往氮气通道中持续注入氮气，再开始挤出成型；
2）挤出成型一段时间后，开始往冷却水通道中持续注入冷却水。
进一步的，所述步骤2）中在挤出成型开始1~5min后开始注入冷却水，且冷却水的出口温度控制在30~50℃。
本方案中的铝型材挤压成型模具冷却方法是采用冷却水和常温氮气来替代液氮进行模具冷却，使用成本低，同时具有良好的冷却效果和保护效果，能提高型材的挤压成型速度和铝型材质量。在试验中发现，氮气由于比热很低，单纯使用常温氮气对模具的冷却效果极差，只能起到保护型材不被氧化、稳定型材质量的作用，而不能提高挤压速度。单纯对模具进行通水冷却时，由于水的比热高，冷却时模具内部产生很大的温度梯度差，模具容易因内应力而开裂。
本发明通过在模垫设置冷却水通道和氮气通道，且将氮气通道设置在冷却水通道和模具之间，冷却时在氮气通道中通入常温氮气，氮气同时作为传热介质和保护介质，既具备保护型材表面不被氧化的作用，同时还起到冷却水和模具之间换热时的缓冲作用，既可以充分利用冷却水的良好冷却效果，又可以防止模具内部产生较大的温度梯度而开裂。
附图说明
图1为本发明中冷却机构的示意图。
具体实施方式
如图1所示的一种铝型材挤压成型模具冷却机构，包括铝型材挤出模的模具2和模垫1，所述模垫1中设置冷却水通道4和氮气通道3，冷却水通道4与冷却水循环系统连接，氮气通道3与氮气进口管连接，且氮气通道与挤出模的挤出腔5连通；氮气通道和冷却水通道均沿垂直于挤出模轴线的方向设置，且氮气通道位于靠近模具的一侧，冷却水通道4位于远离模具的一侧。其中氮气通道3和冷却水通道4均采用常规的模具内冷通道结构，冷却水通道4与冷却水循环系统连接形成密闭回路。
所述氮气通道3的宽度为冷却水通道4的2~3倍。具体的，冷却水通道的宽度为5~10mm，氮气通道的宽度为10~30mm。该尺寸设计可以使冷却时能保证通入大流量的氮气，保证其热缓冲的效果，防止模具开裂。
一种铝型材挤压成型模具冷却方法，是使用上述的铝型材挤压成型模具冷却机构，冷却步骤包括：
1）在挤出成型前往氮气通道3中持续注入氮气，再开始挤出成型；
2）挤出成型一段时间后，开始往冷却水通道4中持续注入冷却水。
步骤2）中在挤出成型开始1~5min后开始注入冷却水，且冷却水的出口温度控制在30~50℃。冷却时通过控制冷却水流量来控制冷却水出口温度，氮气通道充入的氮气同时与位于两侧的高温模具和低温冷却水进行换热，从而保持较好的冷却效果并避免模具开裂。充入的氮气进入挤出腔同时起到对铝型材表面的防护作用，防止表面氧化。

Claims (4)

1.一种铝型材挤压成型模具冷却机构，其特征在于：包括铝型材挤出模的模具和模垫，所述模垫中设置冷却水通道和氮气通道，冷却水通道与冷却水循环系统连接，氮气通道与氮气进口管连接，且氮气通道与挤出模的挤出腔连通；氮气通道和冷却水通道均沿垂直于挤出模轴线的方向设置，且氮气通道位于靠近模具的一侧，冷却水通道位于远离模具的一侧。
2.根据权利要求1所述的铝型材挤压成型模具冷却机构，其特征在于：所述氮气通道的宽度为冷却水通道的2~3倍。
3.一种铝型材挤压成型模具冷却方法，其特征在于，是使用如权利要求1或2所述的铝型材挤压成型模具冷却机构，冷却步骤包括：
1）在挤出成型前往氮气通道中持续注入氮气，再开始挤出成型；
2）挤出成型一段时间后，开始往冷却水通道中持续注入冷却水。
4.根据权利要求3所述的铝型材挤压成型模具冷却方法，其特征在于：所述步骤2）中在挤出成型开始1~5min后开始注入冷却水，且冷却水的出口温度控制在30~50℃。
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