CN113751523A - 一种提高空芯工业型材焊合质量的热挤压模具和方法 - Google Patents

Abstract

一种提高空芯工业型材焊合质量的热挤压模具及方法，所述的具包括上模与下模，上模设有挤出口，下模设有挤入口及设在挤入口中的中心杆，在中心杆中段上设有扩张环，扩张环使中心杆中段局部直径变大；所述方法包括多孔供料、预压缩、成形；多孔供料，供料时通过注入通道同时向下模内挤入口中段供物料；预压缩，通过多个注入通道所供物料进入挤入口中段被中心杆中段的扩张环挤压；成形，经过扩张环挤压后的物料进入上模的挤出口成型。本发明的优点是，在不增加挤压机吨位及模具规格条件下，改进模具方案，使挤压过程中焊合室内铜或铝挤压介质由直线式相对“低压移动”变为曲线式“增压挤动”，从而增加模具内挤压介质的焊合压力提高型材焊合质量。

Description

一种提高空芯工业型材焊合质量的热挤压模具和方法

技术领域

本发明涉及一种空芯工业型材成型设备，具体涉及一种提高空芯工业型材焊合质量的热挤压模具及方法。

背景技术

对于非无缝挤压来说，现有工业型材为了提高焊合质量主要通过提高挤压机吨位（棒径增大）来增大挤压比、增大模具焊合室深度及降低挤压速度来提高焊合质量，虽然此方案可以提高工业型材焊合质量，但提高挤压比需要大吨位的挤压机和增大模具规格，这样一方面受客观条件限制，另一方面会增加模具成本和能量消耗；而增大模具焊合室深度及降低挤压速度对于一些厚料型材仍不能满足焊合质量要求，从而影响工业型材力学性能和外观质量（在焊合处存在不同其它地方颜色的线条如图1所示）。

发明内容

本发明提供一种提高空芯工业型材焊合质量的热挤压模具及方法，在不增加挤压机吨位及模具规格的条件下，改进模具设计方案，使挤压过程中焊合室内铜或铝挤压介质由直线式相对“低压移动”变为曲线式“增压挤动”，从而增加模具内挤压介质的焊合压力达到提高型材焊合质量的目的。

实现上述发明目地的技术方案是，一种提高空芯工业型材焊合质量的热挤压模具，所述的模具包括上模与下模，所述的上模设有挤出口，所述的下模设有挤入口及设在所述挤入口中的中心杆，所述中心杆前段通过隔板将所述挤入口前段分割成多个注入通道；所述的挤出口与所述的挤入口末段连通且所述的中心杆一端局部或整体进入所述的挤出口，在所述的中心杆中段上设有扩张环，所述的扩张环使所述中心杆中段局部直径变大。

进一步讲，在所述的上模的挤出口的进口外边缘设有凸台，所述的凸台向所述下模的挤入口突出；所述的扩张环与所述的凸台之间有间隙。

进一步讲，所述的扩张环为固定在所述中心杆上的锥体或锥台，所述锥体或所述锥台的大端面朝向所述上模的挤出口。

进一步讲，所述的中心杆一端上的套环整体进入所述上模挤出口，在所述的套环与所述扩张环之间的中心杆上设有凹槽。

进一步讲，在所述的挤出口的进口内边缘设有环台，所述的凸台连接在所述环台外边缘。

进一步讲，所述的环台在所述的凸台连接位置与所述的凸台边缘有间距。

进一步讲，所述锥体或所述锥台大端面为垂直面或向中心倾斜的斜面。

进一步讲，所述上模内表面通过弧形与所述下模内表面相接触。

一种提高空芯工业型材焊合质量的热挤方法包括多孔供料、预压缩、成形；

所述的多孔供料，根据空芯工业型材截面数量设置对应数量的注入通道，供料时通过注入通道同时向下模内挤入口中段供物料；

所述预压缩，通过多个所述注入通道所供物料进入挤入口中段被所述中心杆中段的扩张环挤压；

所述的成形，经过扩张环挤压后的物料进入挤入口末段并通过挤入口末段进入上模的挤出口成型。

进一步讲，在所述成形过程中还包括内外挤压；所述的内外挤压，经过扩张环挤压后的物料进入挤入口末段后，在所述中心杆的凹槽与所述挤出口进口外边缘凸台的配和下，使型材内表面与外表面被挤压。

本发明的优点是：

1）在不增加挤压机吨位的条件可有效提高焊合压力，在同吨位挤压机条件下，可提高焊合压力10-40%，可减少设备投资和模具规格，节省资源，更有利于生产组织，提高产品质量。

2）在所述的中心杆中段上设有扩张环，所述的扩张环使所述中心杆中段局部直径变大，是本发明的核心发明点，中心杆是前段至中段慢慢变小的，以提高物料的流速，而本专利中在中心杆中段设置扩张环增大压力减少物料流速从而实现的增加，设置扩张环与现有理论是相冲突的，现有理论认为必须提高流速才能实现较好的焊合，但经过专利权人的反复试验，设置扩张环虽然降低的流速同时增压也不影响型材成型质量，还可以提高焊合质量，特别是克服了图1中焊合位置的出现的焊缝。

附图说明

图1是采用现有模具生产的铝合金。

图2是现有模具的纵向断面示意图。

图3为现有下模正面视图。

图4为本专利模具的纵向断面示意图。

图5为本专利下模的正面视图。

图6为现有模具工作原理图。

图7为本专利模具工作原理图。

图8为本专利优选模具纵向断面示意图。

如图中，上模1、下模2、挤出口3、挤入口4、中心杆5、隔板6、注入通道7、扩张环8、凸台9、套环10、凹槽11、环台12、成型模孔13、焊合室14。

具体实施方式

现有模具如图2、3所示，现有热挤压模具包括上模1与下模2，所述的上模1设有挤出口3，所述的下模2设有挤入口4及设在所述挤入口4中的中心杆5，所述中心杆5前段通过隔板6将所述挤入口4前段分割成多个注入通道7；所述的挤出口3与所述的挤入口4末段连通(形成焊合腔体，多个注入通道7分别注入的物料在焊合室14内焊合)且所述的中心杆5一端局部或整体进入所述的挤出口3，所述的中心杆5一端上的套环10整体进入所述上模1的挤出口3，中心杆5整体由远离挤出口3向靠近挤出口3由粗变细。

现有模具工作原理如图6所示： 物料通过挤入口4的多条注入通道7，一般而言，有四个边的型材即有四条注入通道7，在焊合腔体内焊合后，在经过套环10与挤出口3的入口形成的成形模孔后成型，传统模具设计在挤压成型时介质是基本呈直线型或小弯形往成型模孔13移动的，这种流动方式对于厚壁空芯型材阻力小焊合力低焊合质量不佳其缺点是焊合强度不高，如图1所示在焊合处存在不同其它地方颜色的线条。

本专利模具如图4、5所示，一种提高空芯工业型材焊合质量的热挤压模具包括上模1与下模2，所述的上模1设有挤出口3，所述的下模2设有挤入口4及设在所述挤入口4中的中心杆5，所述中心杆5前段通过隔板6将所述挤入口4前段分割成多个注入通道7；所述的挤出口3与所述的挤入口4末段连通(形成焊合腔体，多个注入通道7分别注入的物料在焊合腔体内焊合)且所述的中心杆5一端局部或整体进入所述的挤出口3，所述的中心杆5中段上设有扩张环8，所述的扩张环8使所述中心杆5中段局部直径变大，本文所述的中心杆5前段、中段、末段可以均分中心杆5形成的、也可以不是均分中心杆5形成，仅设置扩张环8可以使焊合压力提高10%及以上。

优选的，在所述的上模1的挤出口3进口外边缘设有凸台9，所述的凸台9向所述下模2的挤入口4突出；

所述的扩张环8与所述的凸台9之间有间隙，物料通过间隙进入挤出口3，物料在远离中心杆5的面被凸台9挤压。

优选的，所述的扩张环8为固定在所述中心杆5上的锥体或锥台，所述锥体或所述锥台的大端面朝向所述上模的挤出口3，扩张环8是连续扩张的，即由远离挤出口3向靠近挤出口3中心杆5上的扩张环8直径连续扩张。

优选的，所述的中心杆5一端上的套环10整体进入所述上模1的挤出口3，在所述的套环10与所述扩张环8之间的中心杆5上设有凹槽11，在挤压时，物料靠近中心杆5的面被凹槽11挤压，通过凸台9与凹槽11对物料靠近中心杆5的面及远离中心杆5的面分别进行挤压，同一位置的挤压是有时间差的，从而与扩张环8配合进一步提高焊接质量。

优选的，所述上模1内表面通过弧形与所述下模2内表面相接触，上述结构利于物料流动，实现减阻。

优选的，在所述的挤出口3进口内边缘设有环台12，所述的凸台9连接在所述环台12外边缘，进一步优选的，所述的环台12在所述的凸台9连接位置与所述的凸台9边缘有间距，设置该间距与不设置该间距，使焊合压力相差0.7-1.6%。

优选的如图8所示，所述锥体或所述锥台大端面为垂直面或向中心倾斜的斜面，设置该斜面增大了焊合腔的体积，对于相对较厚的型材较为适用，可以克服扩张环8扩大中心杆5直径后使物料供应不足影响较厚材型生产的缺陷。

一种提高空芯工业型材焊合质量的热挤方法包括多孔供料、预压缩、成形，其方法对应的工作原理如图7所示；

所述的多孔供料，根据空芯工业型材截面数量设置对应数量的注入通道，供料时通过注入通道7同时向下模2内挤入口4中段（挤入口4的前段、中段、末段与中心杆5的前段、中段、末段相对应，可以是均分的，也可以不是均分的）供物料；

所述预压缩，通过多个所述注入通道7所供物料进入挤入口4中段被所述中心杆5中段的扩张环8挤压；

所述的成形，经过扩张环挤8压后的物料进入挤入口4末段并通过挤入口末段进入上模1的挤出口3成型。

优选的，在所述成形过程中还包括内外挤压；

所述的内外挤压，经过扩张环8挤压后的物料进入挤入口4末段后，在所述中心杆5的凹槽11与所述挤出口3进口外边缘凸台9的配和下，使型材内表面（凹槽11挤压靠近中心杆5的面）与外表面（凸台9挤压远离中心杆5的面）被挤压。

中心杆5的扩张环8设计成喇叭状（锥体或锥台），下模在截面外缘增加凸台9，而扩张环8最大直径大于下模凸台9最大外截圆。使其中的物料不能呈直线型直接进入成型模孔，而是在焊合室内翻转同时在与凹槽11使其二面受压挤入成型模孔，这样就大大增加了焊合压力，焊合质量明显提高。

Claims (10)

1.一种提高空芯工业型材焊合质量的热挤压模具，所述的模具包括上模与下模，所述的上模设有挤出口，所述的下模设有挤入口及设在所述挤入口中的中心杆，所述中心杆前段通过隔板将所述挤入口前段分割成多个注入通道；所述的挤出口与所述的挤入口末段连通且所述的中心杆一端局部或整体进入所述的挤出口，其特征是：在所述的中心杆中段上设有扩张环，所述的扩张环使所述中心杆中段局部直径变大。

2.根据权利要求1所述的一种提高空芯工业型材焊合质量的热挤压模具，其特征是：在所述的上模的挤出口的进口外边缘设有凸台，所述的凸台向所述下模的挤入口突出；

所述的扩张环与所述的凸台之间有间隙。

3.根据权利要求1-2之一所述的一种提高空芯工业型材焊合质量的热挤压模具，其特征是：所述的扩张环为固定在所述中心杆上的锥体或锥台，所述锥体或所述锥台的大端面朝向所述上模的挤出口。

4.根据权利要求3所述的一种提高空芯工业型材焊合质量的热挤压模具，其特征是：所述的中心杆一端上的套环整体进入所述上模挤出口，在所述的套环与所述扩张环之间的中心杆上设有凹槽。

5.根据权利要求3所述的一种提高空芯工业型材焊合质量的热挤压模具，其特征是：在所述的挤出口的进口内边缘设有环台，所述的凸台连接在所述环台外边缘。

6.根据权利要求5所述的一种提高空芯工业型材焊合质量的热挤压模具，其特征是：所述的环台在所述的凸台连接位置与所述的凸台边缘有间距。

7.根据权利要求3所述的一种提高空芯工业型材焊合质量的热挤压模具，其特征是：所述锥体或所述锥台大端面为垂直面或向中心倾斜的斜面。

8.根据权利要求1所述的一种提高空芯工业型材焊合质量的热挤压模具，其特征是：所述上模内表面通过弧形与所述下模内表面相接触。

9.一种提高空芯工业型材焊合质量的热挤方法，其特征是：所述的方法包括多孔供料、预压缩、成形；

所述的多孔供料，根据空芯工业型材截面数量设置对应数量的注入通道，供料时通过注入通道同时向下模内挤入口中段供物料；

所述预压缩，通过多个所述注入通道所供物料进入挤入口中段被所述中心杆中段的扩张环挤压；

所述的成形，经过扩张环挤压后的物料进入挤入口末段并通过挤入口末段进入上模的挤出口成型。

10.根据权利要求9所述的一种提高空芯工业型材焊合质量的热挤方法，其特征是：在所述成形过程中还包括内外挤压；

所述的内外挤压，经过扩张环挤压后的物料进入挤入口末段后，在所述中心杆的凹槽与所述挤出口进口外边缘凸台的配和下，使型材内表面与外表面被挤压。

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