CN113172111A - 薄型圆管型材的挤压模具及应用其的挤压方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是薄型圆管型材的挤压模具及应用其的挤压方法，挤压模具的凸模包含第一加强筋，其每侧设置有4个分流桥形成5个分流孔，凸模的后端面设有4个突出的舌头，凹模2前端面包含第二加强筋，其两侧为对称的焊合室，焊合室内包含与舌头对应的圆形工作带，圆形工作带为可拆卸的应力环，舌头伸入圆形工作带中形成环形模腔，本发明的1个模具对应4个模腔，同时挤压获得4个薄形圆管型材，且凸模与凹模的特定结构设计优化挤压受力过程，可以有效提升生产效率，应力环可延长模具的使用寿命，降低生产成本，另外本发明的挤压方法配合挤压模具同时使用，可以明显提高挤出型材的质量、有效的提升型材的成材率。
Description
技术领域
本发明涉及一种挤压模具，特别是一种可高效生产薄型圆管型材的挤压模具及应用其的挤压方法。
背景技术
薄形圆管型材因薄形管壁、管径大小不同，对生产过程和挤压模具的设计要求比较严格，特别是作为军工产品尺寸要求更加严格。传统的薄型圆管型材挤压生产制造所采用的挤压模具为1个模具包含1组工作带和1个模孔，模具本体采用普通钢，而由于管径、模腔的厚度较小，模腔边沿、特别是前端面受到的挤压力很大，在挤压过程中模具极易变形，而变形的模具会导致圆管型材出品质量变差，因此变形的模具不能再继续使用，修复需要人员和材料成本，且很难修复到符合出品的质量要求，因此大多变形模具直接报废，导致模具的生产和使用成本极高。另外，由于现有模具的1个模腔的设计，挤压速度慢，生产效率比较低，无法满足目前生产需求。
发明内容
本发明所解决的技术问题即在于提出一种可高效生产薄型圆管型材的挤压模具及应用其的挤压方法。
本发明所采用的技术手段如下所述。
本发明保护一种薄型圆管型材的挤压模具，其包含配合安装的凸模和凹模；所述凸模包含位于中心的第一加强筋，其每侧设置有分流桥并形成分流孔，凸模的后端面设有4个突出的舌头；所述凹模前端面包含与所述第一加强筋对应的第二加强筋，该第二加强筋的两侧为对称的焊合室，2个焊合室内包含与4个舌头对应的4个圆形工作带，该圆形工作带为可拆卸结构，所述舌头伸入该圆形工作带中形成环形模腔。
优选的，所述第一加强筋每侧设置有2个Y形分流桥，该2个Y形分流桥与第一加强筋围成1个内分流孔，2个Y形分流桥的外围与模具本体形成4个外分流孔，所述4个舌头分别位于4个Y形分流桥的后端面上，所述Y形分流桥的前端面中心、相对于凸模的前端面内凹形成泄压沉孔。
优选的，所述可拆卸的圆形工作带包含预设的容置腔和可嵌入及拆卸的应力环，该容置腔处径向凸出用于承托应力环的环形托块，安装时该应力环的后端抵住所述环形托块，所述舌头伸入该应力环中形成环形模腔。
优选的，所述应力环的材质为硬度相对于模具本体更高的合金。
优选的，所述圆形工作带的后方空刀的侧壁为倾斜设置，空刀的直径沿挤压方向逐渐增大。
优选的，所述第一加强筋、第二加强筋均为直条状，该第一加强筋位于前端的平面与凸模的前端面在同一平面上、位于后端的平面与凸模的后端面在同一平面上。
优选的，每个Y形分流桥的后端面内凹，每个Y形分流桥的后端面与第一加强筋后端面的连接桥位为中心分流桥位，每个Y形分流桥的后端面与凸模本体后端面的连接桥位为外围分流桥位，该外围分流桥位比中心分流桥位向凸模内沉的深度更深。
优选的，所述中心分流桥位向凸模内沉3mm、外围分流桥位向凸模内沉5mm。
本发明还保护应用薄型圆管型材的挤压模具的挤压方法，将铝棒移动至挤压机，挤压步骤在800-1100T吨位挤压机上进行挤压，挤压筒直径为275mm，挤压比为35，锭坯加热温度470℃，挤压速度为4-8m/min，挤压筒加热温度为440℃，模具加热温度为450-470℃，型材出口温度控制在500℃以内，牵引机的牵引力在60吨以下，冷却时注入液态氮气，在上述挤压过程中，对铝棒和挤出型材定点、定时、定位的测温严格控制温度。
优选的，当铝棒从加温炉出来后，每隔15分钟对铝棒的前端、中段、后端进行测温，并根据测温结果调整加温炉的温度控制,在对铝棒测温后，铝棒自动送至挤压筒前，用点火器对铝棒末端进行高温加热，弥补因测温导致的等温失效；从薄型圆管型材的挤压模具挤压获得的挤出型材，每隔15分钟对该挤出型材的前端、中段、后端进行测温。
本发明所产生的有益效果如下。
（1）将生产薄型圆管型材的挤压模具的模腔有传统的1个模具对应1个模腔，变为1个模具对应4个模腔，同时挤压获得4个薄形圆管型材，有效提升了生产效率。
（2）在凸模上设计处加强筋，加强筋的设计可加强模具中心位置的抗压能力，降低铝料挤压力对中心位置的影响，加强筋将模具的分流孔分为2侧，并在每侧设置有5个分流孔，有效将压力均匀分散，加快铝料挤压的流量和速度，对模具整体来看，有效抵消力的作用，防止模具变形同时提高生产效率。
（3）在凹模的圆形工作带位置嵌入可拆卸的合金环，其位置是挤压过程中最易受力变形之处，当挤压造成合金环边沿变形受损，只需单独更换合金环，模具整体不需要修理及报废处理，延长模具的使用寿命，降低生产成本。
（4）对于薄形圆管型材这类型材产品来说，对型材表面要求比较高，况且型材壁厚比较薄，对于采用本发明的一出四的挤压模具来说，空刀在圆形工作带的后方，也是挤出的薄形圆管型材首先经过之处，此时的薄形圆管型材刚刚成型、尚未冷却完全，当遇到摩擦或磕碰极易发生划伤型材表面的情况，本发明的挤压模具的空刀采用倾斜设计，使空刀侧壁采用一定角度，即空刀向外随着角度的变化而加大，可以有效避免划伤出料型材，保证出品质量。
（5）凸模分流桥后端面高度相对模具本体后端面，设计有一定的高度落差，靠加强筋的桥位沉3mm、远离的加强筋的桥位沉5mm，这样的分流桥可以有效加速铝料通过，提高挤压生产过程的效率。
（6）Y形分流桥的后端面的圆形舌头凸出一定高度设置，结合合金材质的应力环的综合使用可有效抵消应产生的弹变。
（7）本发明中应用挤压模具的挤压方法，有针对性的设计参数以及冷却时注入液态氮气，可以免产生毛刺、获得质量非常高的薄形圆管型材，提升成材率及生产效率。
（8）本发明的挤压方法中提到的温度参数，需要特别准确，所以要通过定点、定时、定位的测温去严格控制温度。在挤压过程中每间隔15分钟对铝棒的前端、中段、后端进行测温，监控温度段的变化以随时调控铝棒加温炉；在挤压过程中每间隔15分钟对还对挤出型材的前端、中段、后端温度进行测温。定时定点测温可以有效监控挤压过程中的任一环节，随时做出调整，保证挤出型材的质量。
附图说明
图1为本发明中凸模前端面的平面结构示意图。
图2为本发明中凸模前端面的立体结构示意图。
图3为本发明中凸模侧面的结构示意图。
图4为本发明中凸模后端面的平面结构示意图。
图5为本发明中凸模后端面的立体结构示意图。
图6为本发明中凹模前端面的平面结构示意图。
图7为本发明中凹模前端面的立体结构示意图。
图8为本发明的模具配合安装后的截面图。
图9为图8截面的立体示意图。
具体实施方式
为了便于描述，本发明中定义顺着挤压方向为后方，与挤压方向相反的为前方。
本发明保护一种薄型圆管型材的挤压模具，其包含配合安装的凸模1和凹模2。
如图1至图5所示，凸模1包含直条状的第一加强筋11，其位于前端的平面与凸模的前端面在同一平面上、其位于后端的平面与凸模的后端面在同一平面上。该第一加强筋11位于中心，其两侧对称布置贯穿前后的共10个分流孔，具体来说，每侧设置有2个Y形分流桥12，该2个Y形分流桥12与第一加强筋11围成1个内分流孔13，2个Y形分流桥的外围与模具本体10形成4个外分流孔14。
Y形分流桥12的前端面中心、相对于凸模的前端面内凹形成泄压沉孔120。当不设置泄压沉孔120，挤压时凸模1中心流量快、两侧流量慢，则对两侧的挤压力很大，易导致两侧变形，而泄压沉孔120的存在，可以加快两侧的铝料流速，均匀分配挤压力，抵消弹性变形。
Y形分流桥12的后端面中心凸出设有圆形舌头15，相对后端面的凸出高度11.5mm，由于舌头突出的该部分高度，可有效抵消应产生的弹变。每个Y形分流桥12的后端面内凹，不同位置内凹的深度不同，具备一定的高度落差，Y形分流桥12的后端面与第一加强筋11后端面的连接桥位为中心分流桥位121，Y形分流桥12的后端面与凸模本体10后端面的连接桥位为外围分流桥位122。靠近第一加强筋11的中心分流桥位121向凸模内沉3mm、远离第一加强筋11的外围分流桥位122向凸模内沉5mm，在此参数下可以实现挤压过程的提速。
如图6及图7所示，凹模2的前端面包含与第一加强筋21后端面对应的第二加强筋21，该第二加强筋21的两侧为内凹的、对称的焊合室22，该2个焊合室22的外轮廓与凸模1后端面的外分流孔14的轮廓相同，每个焊合室22内包含与2个舌头15对应的2个圆形工作带23，装配时舌头15伸入圆形工作带23中形成环形的模腔，挤压铝料经过该模腔后形成中空的薄壁圆管型材。
如图7所示，在本发明中，该圆形工作带23可设置为可拆卸结构，即该圆形工作带23处预设有容置腔24，容置腔24的后端为沿径向突出的环形托块240，在该容置腔24内放入外径匹配的应力环3，舌头15伸入该应力环3中间的空间形成模腔。应力环3可为合金，其可采用硬度相对于模具本体更高的特殊金属例如H13钢，在挤压成型时铝料的压力主要作用在该特殊合金的应力环3上，对模具本体不产生直接的压力或压力较小不足以导致形变，当使用一段时间应力环3发生变形后，可直接更换应力环3，可有效保护模具本体。
圆形工作带23的后方空刀25的侧壁为倾斜设置，即如图8及图9所示，空刀25的直径沿挤压方向逐渐增大。
上述1个模具上对应4个模腔，即同时可以生产出4个薄形圆管型材。可通过如下挤压过程实现。
当铝棒从加温炉出来后，对铝棒的前端、中段、后端进行测温，将铝棒移动至挤压机，挤压步骤在800-1100T吨位挤压机上进行挤压，挤压筒直径为275mm，挤压比为35，锭坯加热温度470℃，挤压速度为4-8m/min，挤压筒加热温度为440℃，模具加热温度为450-470℃，型材出口温度控制在500℃以内，牵引机的牵引力在60吨以下，冷却时注入液态氮气以免产生毛刺，进一步提升成材率。
上述提到的温度参数，需要特别准确，所以要通过定点、定时、定位的测温去严格控制温度，保证挤出型材的质量。例如需要测定铝棒温度、模具温度、挤压筒温度、料身出料时温度，可以工作人员利用测温棒根据需要随时检测。挤压生产前，每隔15分钟对铝棒加温炉出口的铝棒进行温度抽检，以确保温度符合挤压要求，或随时调控加温炉；测温时铝棒静止，在这过程中温度会有所下降，在对铝棒测温后，铝棒自动送至挤压筒前，用点火器对铝棒末端进行高温加热，弥补因测温导致的等温失效；挤压生产时，每隔15分钟对型材的前端、中段、后端进行温度抽检，以保证挤出型材的质量。
尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但本发明的保护范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，对以上各构件所做的变形、替换等均将落入本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种薄型圆管型材的挤压模具，其特征在于，其包含配合安装的凸模（1）和凹模（2）；
所述凸模（1）包含位于中心的第一加强筋（11），其每侧设置有分流桥并形成分流孔，凸模（1）的后端面设有4个突出的舌头（15）；
所述凹模（2）前端面包含与所述第一加强筋（11）对应的第二加强筋（21），该第二加强筋（21）的两侧为对称的焊合室（22），2个焊合室（22）内包含与4个舌头（15）对应的4个圆形工作带（23），该圆形工作带（23）为可拆卸结构，所述舌头（15）伸入该圆形工作带（23）中形成环形模腔。
2.如权利要求1所述的薄型圆管型材的挤压模具，其特征在于，所述第一加强筋（11）每侧设置有2个Y形分流桥（12），该2个Y形分流桥（12）与第一加强筋（11）围成1个内分流孔（13），2个Y形分流桥（12）的外围与模具本体（10）形成4个外分流孔（14），所述4个舌头（15）分别位于4个Y形分流桥（12）的后端面上，所述Y形分流桥（12）的前端面中心、相对于凸模的前端面内凹形成泄压沉孔（120）。
3.如权利要求1所述的薄型圆管型材的挤压模具，其特征在于，所述可拆卸的圆形工作带（23）包含预设的容置腔（24）和可嵌入及拆卸的应力环（3），该容置腔（24）处径向凸出用于承托应力环（3）的环形托块（240），安装时该应力环（3）的后端抵住所述环形托块（240），所述舌头（15）伸入该应力环（3）中形成环形模腔。
4.如权利要求3所述的薄型圆管型材的挤压模具，其特征在于，所述应力环（3）的材质为硬度相对于模具本体更高的合金。
5.如权利要求1所述的薄型圆管型材的挤压模具，其特征在于，所述圆形工作带（23）的后方空刀（25）的侧壁为倾斜设置，空刀（25）的直径沿挤压方向逐渐增大。
6.如权利要求1所述的薄型圆管型材的挤压模具，其特征在于，所述第一加强筋（11）、第二加强筋（21）均为直条状，该第一加强筋（11）位于前端的平面与凸模的前端面在同一平面上、位于后端的平面与凸模的后端面在同一平面上。
7.如权利要求2所述的薄型圆管型材的挤压模具，其特征在于，每个Y形分流桥（12）的后端面内凹，每个Y形分流桥（12）的后端面与第一加强筋（11）后端面的连接桥位为中心分流桥位（121），每个Y形分流桥（121）的后端面与凸模本体（10）后端面的连接桥位为外围分流桥位（122），该外围分流桥位（122）比中心分流桥位（121）向凸模内沉的深度更深。
8.如权利要求7所述的薄型圆管型材的挤压模具，其特征在于，所述中心分流桥位（121）向凸模内沉3mm、外围分流桥位（122）向凸模内沉5mm。
9.一种应用薄型圆管型材的挤压模具的挤压方法，其特征在于，应用如权利要求1至8中任一所述的薄型圆管型材的挤压模具，将铝棒移动至挤压机，挤压步骤在800-1100T吨位挤压机上进行挤压，挤压筒直径为275mm，挤压比为35，锭坯加热温度470℃，挤压速度为4-8m/min，挤压筒加热温度为440℃，模具加热温度为450-470℃，型材出口温度控制在500℃以内，牵引机的牵引力在60吨以下，冷却时注入液态氮气，在上述挤压过程中，对铝棒和挤出型材定点、定时、定位的测温严格控制温度。
10.如权利要求9所述的应用薄型圆管型材的挤压模具的挤压方法，其特征在于，当铝棒从加温炉出来后，每隔15分钟对铝棒的前端、中段、后端进行测温，并根据测温结果调整加温炉的温度控制,在对铝棒测温后，铝棒自动送至挤压筒前，用点火器对铝棒末端进行高温加热，弥补因测温导致的等温失效；从薄型圆管型材的挤压模具挤压获得的挤出型材，每隔15分钟对该挤出型材的前端、中段、后端进行测温。
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