CN112974561B - 一种挤压成型模具及异型铜排的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种挤压成型模具及异型铜排的制备方法，用于成型截面恒定或基本恒定的条状部件，其特征在于，包括：挤压模套和挤压模芯，所述挤压模套具备模芯孔，所述挤压模芯设于所述模芯孔内，所述挤压模芯具备挤压模孔；其中，所述模芯孔的几何中心轴线相对于所述挤压模套的几何中心轴线呈偏心设置；所述挤压模孔具备中心线，所述挤压模孔的中心线与所述挤压模套的几何中心线之间形成第一距离，所述挤压模孔的长度形成第二距离，所述第一距离是所述第二距离的25％‑35％。本发明加工获得的异型铜排产品精度高、直度好、成型完整饱满，机械性能好。
Description
技术领域
本发明涉及异型铜排制备的技术领域，尤其涉及一种挤压成型模具及异型铜排的制备方法。
背景技术
智能驾驶作为汽车未来的重要发展方向，成为汽车零部件产业链的重要增长点。国内外的汽车零部件供应商积极布局智能驾驶传感器领域，给各行业提供了增长机遇。如智能驾驶系统传感器组件用铜材，市场需求逐步增大，该铜材包括上下两个部分，上部为U型结构，下部为圆柱型。通过异型铜排加工成型，异型铜排截面为Y型，包括分叉部和汇合部，分叉部两侧夹角约为20°，分叉部顶端设有倒钩，该异型铜排产品要求高，所以加工难度大，产品要求如下：异型铜排两侧分叉厚度较薄，且要求尺寸一致，顶部倒钩要求成型完整，Y型分叉点要求弧度饱满且过渡平滑，产品直度要求高。
由于该传感器组件结构复杂，成型难度大，产品精度要求和性能要求高，因此，需要开发一种适合该传感器用铜材的异型铜排的制备方法及其成型模具。
发明内容
针对现有的异型铜排的成型制备存在成材率低的上述问题，现旨在提供一种挤压成型模具及异型铜排的制备方法，保证产品质量，提高成材率，实现异型铜排产品满足智能驾驶传感器领域的要求。
具体技术方案如下：
一种挤压成型模具，用于成型截面恒定或基本恒定的条状部件，包括：挤压模套和挤压模芯，所述挤压模套具备模芯孔，所述挤压模芯设于所述模芯孔内，所述挤压模芯具备挤压模孔；
其中，所述模芯孔的几何中心轴线相对于所述挤压模套的几何中心轴线呈偏心设置；
所述挤压模孔具备中心线，所述挤压模孔的中心线与所述挤压模套的几何中心线之间形成第一距离，所述挤压模孔的长度形成第二距离，所述第一距离是所述第二距离的25％-35％。
上述的挤压成型模具，其中，所述第二距离的方向与所述模芯孔的几何中心轴线相对于所述挤压模套的几何中心轴线的连线的方向平行或重合。
上述的挤压成型模具，其中，所述挤压模套的几何中心轴线和所述挤压模芯的几何中心轴线处于同一第一平面上，所述挤压模孔相对于所述第一平面呈对称设置。
上述的挤压成型模具，其中，还包括：成型垫片，所述成型垫片设于所述挤压模套和所述挤压模芯的前侧，所述成型垫片上设有成型孔，所述成型孔与所述挤压模孔相正对，所述成型孔的孔径大于所述挤压模孔的孔径。
上述的挤压成型模具，其中，所述挤压模孔包括相互连通的第一孔部和两第二孔部，所述第一孔部呈矩形设置，两所述第二孔部均呈倾斜的“1”字形设置，两所述第二孔部相对于所述第一平面呈对称设置，所述第一孔部相对于所述第一平面呈对称设置。
上述的挤压成型模具，其中，所述第一孔部靠近所述第二孔部的一端的内壁所在的第二平面与所述第一平面的交线为所述模芯孔的几何中心轴线。
上述的挤压成型模具，其中，所述挤压模套的几何中心轴线与所述第一孔部的一端的端部的中轴线之间为所述第一距离，两所述第二孔部的另一端的端部的连接线的中点至所述第一孔部的另一端的端部之间为所述第二距离。
上述的挤压成型模具，其中，所述挤压模孔的中心线位于所述第一孔部的一端的端部的中轴线，所述挤压模套的几何中心轴线和所述挤压模芯的几何中心轴线均位于两所述第二孔部之间，所述第一孔部的一端朝向所述挤压模套的几何中心轴线和所述挤压模芯的几何中心轴线。
上述的挤压成型模具，其中，所述第一孔部的一端与两所述第二孔部之间形成U型凹口以及与该所述U型凹口相连通的喇叭口，所述挤压模套的几何中心轴线和所述挤压模芯的几何中心轴线均位于所述喇叭口内。
上述的挤压成型模具，其中，两所述第二孔部位于所述挤压模芯的中心位置，所述第一孔部位于所述挤压模芯的周边位置。
上述的挤压成型模具，其中，所述第一孔部包括依次连通的窄型孔部、扩型孔部和宽型孔部，所述窄型孔部和所述宽型孔部均呈矩形设置，所述扩型孔部呈等腰梯形设置。
上述的挤压成型模具，其中，每一所述第二孔部均包括依次连通的导向孔部、倾斜孔部和咬合孔部，所述导向孔部呈矩形设置，所述倾斜孔部呈平行四边形设置，所述咬合孔部呈钩状设置，所述导向孔部与所述窄型孔部远离所述宽型孔部的一端的侧壁相连通。
上述的挤压成型模具，其中，两所述导向孔部与所述窄型孔部之间形成所述U型凹口，两所述倾斜孔部之间形成所述喇叭口。
上述的挤压成型模具，其中，所述成型孔呈凸字形设置。
上述的挤压成型模具，其中，所述成型孔包括相互连通的第三孔部和第四孔部，所述第三孔部和所述第四孔部均呈矩形设置，所述第三孔部与所述第一孔部相正对，所述第四孔部与两所述第二孔部相正对。
上述的挤压成型模具，其中，所述第一孔部的周壁与所述第三孔部的周壁之间具有第三距离，所述第二孔部的周壁与所述第四孔部的周壁之间具有第四距离，所述第三距离和所述第四距离的范围均为0-10mm。
上述的挤压成型模具，其中，所述挤压模套的材质为H13，所述挤压模芯的材质为镍78合金。
一种异型铜排的制备方法，其中，应用于上述的任意一项所述的挤压成型模具，所述制备方法包括：
步骤S1：提供含铜量不低于99.9％的电解板；
步骤S2：熔炼所述电解板，熔炼温度为1160±10℃，保温时间为5-20分钟；
步骤S3：采用上引连铸法将所述电解板制备为线坯，所述线坯的直径为20±0.4mm，牵引速度为35～60cm/min，节距为3～6mm；
步骤S4：将挤压引杆加热至620～650℃，加热30～40分钟，添加若干根20～40cm加热后的所述挤压引杆至腔体内；
步骤S5：采用连续挤压机对所述线坯进行连续挤压以得到挤压料，所述连续挤压机的转速控制在4.5～5转/分钟，电流≤450A，溢料厚度0.5～0.9mm；
步骤S6：采用添加有质量百分比为1.5～2％浓度的酒精的冷却水对所述挤压料进行冷却。
上述的异型铜排的制备方法，其中，还包括：
步骤S7：对所述挤压料进行拉拔成型，加工量拉拔至所述异型铜排的成型尺寸，并进行在线精切；
步骤S8：将成型的所述异型铜排通过检验后按照订单要求进行包装、称重、入库。
上述的异型铜排的制备方法，其中，在步骤S7中，所述挤压成型模具绕所述挤压模套的几何中心轴线进行旋转90°，所述挤压模孔的长度方向朝横向设置。
上述技术方案与现有技术相比具有的积极效果是：
本发明通过将挤压模套和挤压模芯偏心设置，以及对挤压模孔的位置的限定，加工获得的异型铜排产品精度高、直度好、成型完整饱满，机械性能好。
附图说明
图1为本发明一种挤压成型模具的整体结构示意图；
图2为本发明一种挤压成型模具的成型垫片的结构示意图；
图3为本发明一种挤压成型模具的旋转90°后的结构示意图；
图4为本发明一种挤压成型模具的挤压模孔的结构示意图；
附图中：1、挤压模芯；2、挤压模套；3、挤压模孔；4、成型垫片；5、成型孔；6、模芯孔；11、第一孔部；12、第二孔部；13、U型凹口；14、喇叭口；21窄型孔部；22、扩型孔部；23、宽型孔部；31、导向孔部；32、倾斜孔部；33、咬合孔部；51、第三孔部；52、第四孔部。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
图1为本发明一种挤压成型模具的整体结构示意图，图2为本发明一种挤压成型模具的成型垫片的结构示意图，图3为本发明一种挤压成型模具的旋转90°后的结构示意图，图4为本发明一种挤压成型模具的挤压模孔的结构示意图，如图1至图4所示，示出了一种较佳实施例的挤压成型模具，用于成型截面恒定或基本恒定的条状部件，包括：挤压模套2和挤压模芯1，挤压模套2具备模芯孔6，挤压模芯1设于模芯孔6内，挤压模芯1具备挤压模孔3。
优选的，第一距离为a，第二距离为b。
进一步，作为一种较佳的实施例，模芯孔6的几何中心轴线相对于挤压模套2的几何中心轴线呈偏心设置。
进一步，作为一种较佳的实施例，挤压模孔3具备中心线，挤压模孔3的中心线与挤压模套2的几何中心线之间形成第一距离，挤压模孔3的长度形成第二距离，第一距离是第二距离的25％-35％。
进一步，作为一种较佳的实施例，第二距离的方向与模芯孔6的几何中心轴线相对于挤压模套2的几何中心轴线的连线的方向平行或重合。
进一步，作为一种较佳的实施例，挤压模套2的几何中心轴线和挤压模芯1的几何中心轴线处于同一第一平面上，挤压模孔3相对于第一平面呈对称设置。
进一步，作为一种较佳的实施例，挤压成型模具还包括：成型垫片4，成型垫片4设于挤压模套2和挤压模芯1的前侧，成型垫片4上设有成型孔5，成型孔5与挤压模孔3相正对，成型孔5的孔径大于挤压模孔3的孔径。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围。
本发明在上述基础上还具有如下实施方式：
本发明的进一步实施例中，请继续参见图1至图4所示，挤压模孔3包括相互连通的第一孔部11和两第二孔部12，第一孔部11呈矩形设置，两第二孔部12均呈倾斜的“1”字形设置，两第二孔部12相对于第一平面呈对称设置，第一孔部11相对于第一平面呈对称设置。
本发明的进一步实施例中，第一孔部11靠近第二孔部12的一端的内壁所在的第二平面与第一平面的交线为模芯孔6的几何中心轴线。
本发明的进一步实施例中，挤压模套2的几何中心轴线与第一孔部11的一端的端部的中轴线之间为第一距离，两第二孔部12的另一端的端部的连接线的中点至第一孔部11的另一端的端部之间为第二距离。
本发明的进一步实施例中，挤压模孔3的中心线位于第一孔部11的一端的端部的中轴线，挤压模套2的几何中心轴线和挤压模芯1的几何中心轴线均位于两第二孔部12之间，第一孔部11的一端朝向挤压模套2的几何中心轴线和挤压模芯1的几何中心轴线。
本发明的进一步实施例中，第一孔部11的一端与两第二孔部12之间形成U型凹口13以及与该U型凹口13相连通的喇叭口14，挤压模套2的几何中心轴线和挤压模芯1的几何中心轴线均位于喇叭口14内。
本发明的进一步实施例中，两第二孔部12位于挤压模芯1的中心位置，第一孔部11位于挤压模芯1的周边位置。
本发明的进一步实施例中，第一孔部11包括依次连通的窄型孔部21、扩型孔部22和宽型孔部23，窄型孔部21和宽型孔部23均呈矩形设置，扩型孔部22呈等腰梯形设置。
本发明的进一步实施例中，每一第二孔部12均包括依次连通的导向孔部31、倾斜孔部32和咬合孔部33，导向孔部31呈矩形设置，倾斜孔部32呈平行四边形设置，咬合孔部33呈钩状设置，导向孔部31与窄型孔部21远离宽型孔部23的一端的侧壁相连通。
本发明的进一步实施例中，两导向孔部31与窄型孔部21之间形成U型凹口13，两倾斜孔部32之间形成喇叭口14。
本发明的进一步实施例中，成型孔5呈凸字形设置。
本发明的进一步实施例中，成型孔5包括相互连通的第三孔部51和第四孔部52，第三孔部51和第四孔部52均呈矩形设置，第三孔部51与第一孔部11相正对，第四孔部52与两第二孔部12相正对。
本发明的进一步实施例中，第一孔部11的周壁与第三孔部51的周壁之间具有第三距离，第二孔部12的周壁与第四孔部52的周壁之间具有第四距离，第三距离和第四距离的范围均为0-10mm。
本发明的进一步实施例中，挤压模套2的材质为H13，挤压模芯1的材质为镍78合金。优选的，保证铜排表面质量，延长模具寿命。
一种异型铜排的制备方法，其中，应用于上述的挤压成型模具，制备方法包括：
步骤S1：提供含铜量不低于99.9％的电解板；
步骤S2：熔炼电解板，熔炼温度为1160±10℃，保温时间为5-20分钟；
步骤S3：采用上引连铸法将电解板制备为线坯，线坯的直径为20±0.4mm，牵引速度为35～60cm/min，节距为3～6mm；
步骤S4：将挤压引杆加热至620～650℃，加热30～40分钟，添加若干根20～40cm加热后的挤压引杆至腔体内；
步骤S5：采用连续挤压机对线坯进行连续挤压以得到挤压料，连续挤压机的转速控制在4.5～5转/分钟，电流≤450A，溢料厚度0.5～0.9mm；
步骤S6：采用添加有质量百分比为1.5～2％浓度的酒精的冷却水对挤压料进行冷却。
本发明的进一步实施例中，制备方法还包括：
步骤S7：对挤压料进行拉拔成型，加工量拉拔至异型铜排的成型尺寸，并进行在线精切；
步骤S8：将成型的异型铜排通过检验后按照订单要求进行包装、称重、入库。
本发明的进一步实施例中，制备方法在步骤S7中，挤压成型模具绕挤压模套的几何中心轴线进行旋转90°，挤压模孔的长度方向朝横向设置。
优选的，加热后的引杆，塑性好、易成型，在引杆时阻力小，填充满挤压腔后能保证冷铜杆正常挤出，避免因直接使用未完全加热的引杆导致挤不出的情况。
优选的，转速控制在4.5～5转/分钟，能保证产品挤压过程中铜杆温度控制在400～500℃，保证铜材处于再结晶温度范围，提高流动性，使成型更完整，避免转速过高导致填充不满或模具变形导致报废，以及制备的产品具有更好的冷加工性能。
优选的，在连续挤压前将挤压成型模具放入烘箱进行烘烤，烘烤温度为400℃～500℃，烘烤时间为1h～1.5h，使产品在挤压过程产品容易成型，提升挤压成型模具使用寿命，避免冷腔体直接使用造成闷机，模具冲塌等情况。
优选的，将挤压成型模具设于装置腔体内，在装置腔体与挤压轮之间内添加垫片，用于控制腔体与挤压轮之间的间隙，即调整腔体的高度，使溢料厚度0.5～0.8mm，间隙小，溢料过少，易导致挤压轮与腔体出现摩擦，出现产品含铁情况，溢料过大则影响产品成材率，溢料在此范围能保证产品质量同时提高成材率，避免产品夹杂。
优选的，在冷却水中添加酒精能保证个挤制出的高温产品不被氧化，保证产品光洁度。
优选的，挤压成型模具旋转90°，朝向右侧或左侧横向设置，使产品更容易被夹持，保证产品在拉拔过程中易咬入，使产品成型更均匀，进一步实现产品位于两第二孔部12内的部分的成型更加均匀。
优选的，挤压模套2的内孔的尺寸比挤压模芯1的外周的尺寸大5％～20％。
优选的，因异型尺寸不规则，拉拔过程中产品在入模具前易出现“扭”现象(挂铜)，导致拉拔产品因扭曲现象导致成品出现尺寸上较大的偏差，通过在挤压模芯1外套挤压模套2，保证在入拉拔模具前毛坯前进方向与挤压成型模具摆放方向一致，不出现挂铜，保证产品尺寸，同时还能减少模具受力，提升模具寿命。
本发明的挤压模套2和挤压模芯1可以拼装成整圆，挤压模芯1设有挤压模孔3，挤压模孔3的中心相对于挤压模套2的中心向下偏移第一距离，第一距离为挤压模孔3的长度的25％-35％。
优选的，成型垫片放置于挤压模套2和挤压模芯1前，用于铜杆导流，引导铜杆流向不易填充部分，降低易填充部分铜的流速，确保产品在整体部分上均匀流动。
优选的，挤压模芯1位于挤压模套2内，挤压模芯1与挤压模套2的内孔相切。
本发明通过将挤压模套2和挤压模芯1偏心设置，以及对挤压模孔3的位置的限定，加工获得的异型铜排产品精度高、直度好、成型完整饱满，机械性能好。
本发明实施例的关键工艺控制参数
以下为关于上述六个实施例中得到的异型铜排的性能测试，
分别对上述实施例1-6制得的异型铜排，性能符合ASTM-B187。测试结果分别如下表所示：
实施例1-6制备的异型铜排的性能测试结果：
从实验得到的数据可以得出本发明加工获得的异型铜排产品精度高、直度好、成型完整饱满，机械性能好。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种挤压成型模具，用于成型截面恒定或基本恒定的条状部件，其特征在于，包括：挤压模套和挤压模芯，所述挤压模套具备模芯孔，所述挤压模芯设于所述模芯孔内，所述挤压模芯具备挤压模孔；
其中，所述模芯孔的几何中心轴线相对于所述挤压模套的几何中心轴线呈偏心设置；
所述挤压模孔具备中心线，所述挤压模孔的中心线与所述挤压模套的几何中心线之间形成第一距离，所述挤压模孔的长度形成第二距离，所述第一距离是所述第二距离的25％-35％；
所述第二距离的方向与所述模芯孔的几何中心轴线相对于所述挤压模套的几何中心轴线的连线的方向平行或重合；
所述挤压模套的几何中心轴线和所述挤压模芯的几何中心轴线处于同一第一平面上，所述挤压模孔相对于所述第一平面呈对称设置；
所述挤压模孔包括相互连通的第一孔部和两第二孔部，所述第一孔部呈矩形设置，两所述第二孔部均呈倾斜的“1”字形设置，两所述第二孔部相对于所述第一平面呈对称设置，所述第一孔部相对于所述第一平面呈对称设置；
所述第一孔部靠近所述第二孔部的一端的内壁所在的第二平面与所述第一平面的交线为所述模芯孔的几何中心轴线；
所述挤压模套的几何中心轴线与所述第一孔部的一端的端部的中轴线之间为所述第一距离，两所述第二孔部的另一端的端部的连接线的中点至所述第一孔部的另一端的端部之间为所述第二距离；
所述挤压模孔的中心线位于所述第一孔部的一端的端部的中轴线，所述挤压模套的几何中心轴线和所述挤压模芯的几何中心轴线均位于两所述第二孔部之间，所述第一孔部的一端朝向所述挤压模套的几何中心轴线和所述挤压模芯的几何中心轴线；
所述第一孔部的一端与两所述第二孔部之间形成U型凹口以及与该所述U型凹口相连通的喇叭口，所述挤压模套的几何中心轴线和所述挤压模芯的几何中心轴线均位于所述喇叭口内；
两所述第二孔部位于所述挤压模芯的中心位置，所述第一孔部位于所述挤压模芯的周边位置。
2.根据权利要求1所述挤压成型模具，其特征在于，还包括：成型垫片，所述成型垫片设于所述挤压模套和所述挤压模芯的前侧，所述成型垫片上设有成型孔，所述成型孔与所述挤压模孔相正对，所述成型孔的孔径大于所述挤压模孔的孔径。
3.根据权利要求2所述挤压成型模具，其特征在于，所述第一孔部包括依次连通的窄型孔部、扩型孔部和宽型孔部，所述窄型孔部和所述宽型孔部均呈矩形设置，所述扩型孔部呈等腰梯形设置；
每一所述第二孔部均包括依次连通的导向孔部、倾斜孔部和咬合孔部，所述导向孔部呈矩形设置，所述倾斜孔部呈平行四边形设置，所述咬合孔部呈钩状设置，所述导向孔部与所述窄型孔部远离所述宽型孔部的一端的侧壁相连通；
两所述导向孔部与所述窄型孔部之间形成所述U型凹口，两所述倾斜孔部之间形成所述喇叭口。
4.根据权利要求3所述挤压成型模具，其特征在于，所述成型孔呈凸字形设置；
所述成型孔包括相互连通的第三孔部和第四孔部，所述第三孔部和所述第四孔部均呈矩形设置，所述第三孔部与所述第一孔部相正对，所述第四孔部与两所述第二孔部相正对。
5.根据权利要求4所述挤压成型模具，其特征在于，所述第一孔部的周壁与所述第三孔部的周壁之间具有第三距离，所述第二孔部的周壁与所述第四孔部的周壁之间具有第四距离，所述第三距离和所述第四距离的范围均为0-10mm。
6.根据权利要求1所述挤压成型模具，其特征在于，所述挤压模套的材质为H13，所述挤压模芯的材质为镍78合金。
7.一种异型铜排的制备方法，其特征在于，应用于权利要求1至5中任意一项所述的挤压成型模具，所述制备方法包括：
步骤S1：提供含铜量不低于99.9％的电解板；
步骤S2：熔炼所述电解板，熔炼温度为1160±10℃，保温时间为5-20分钟；
步骤S3：采用上引连铸法将所述电解板制备为线坯，所述线坯的直径为20±0.4mm，牵引速度为35～60cm/min，节距为3～6mm；
步骤S4：将挤压引杆加热至620～650℃，加热30～40分钟，添加若干根20～40cm加热后的所述挤压引杆至连续挤压机的腔体内；
步骤S5：采用连续挤压机对所述线坯进行连续挤压以得到挤压料，所述连续挤压机的转速控制在4.5～5转/分钟，电流≤450A，溢料厚度0.5～0.9mm；
步骤S6：采用添加有质量百分比为1.5～2％浓度的酒精的冷却水对所述挤压料进行冷却；
步骤S7：对所述挤压料进行拉拔成型，加工量为拉拔至所述异型铜排的成型尺寸，并进行在线精切；
步骤S8：将成型的所述异型铜排通过检验后按照订单要求进行包装、称重、入库。
8.根据权利要求7所述异型铜排的制备方法，其特征在于，在步骤S7中，所述挤压成型模具绕所述挤压模套的几何中心轴线进行旋转90°，所述挤压模孔的长度方向朝横向设置。
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