CN202606547U - 一种连续挤压用生产大宽厚比型材模具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种连续挤压用生产大宽厚比型材模具，模具结构具有两个导流槽和一个带有阻流角的不等高阻流面。可利用小能力连续挤压机生产较大规格尺寸（大宽厚比）型材的模具，属于金属连续挤压技术领域。本实用新型是在模具开口入口处，设有与扩展模腔出口完全相同形状及尺寸的导流槽；导流槽后开有“哑铃状”导流槽；“哑铃状”导流槽后通过设计带有8°~15°阻流角、50°~90°促流角的阻流面，高度为5mm~15mm。本实用新型涉及的模具设计方法，用于一般规格的型材产品连续挤压生产，可以降低挤压力，提高生产率，降低模具损耗，提高模具使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种可利用小能力连续挤压机生产大规格尺寸、大宽厚比型材的模具设计及提供相应模具设备，属于有色金属连续挤压技术领域。
背景技术
铜是一种高电导率、高散热率的有色金属，因此其被广泛的运用于各种用电行业，铜及铜合金的导电排、导电母线、导电扁线更是输变电用于电力传导的必备材料。随着电子工业的不断发展，其对铜导电产品的导电率要求更加严格、产品尺寸要求更加精密。对于铜排等导电产品，国家标准要求其电阻率在≤0.017772Ωmm2/m，硬度≥HB65，密度≥8.9g/cm3 、直度≤2mm/m、光洁度3.2、弯曲90°无裂纹。在满足这些国家标准下，相关行业还对铜排提出更宽更薄的尺寸要求，即不但要求铜排横断面积大，而且要具有更大的宽厚比。
铜排等型材产品的生产方式主要有：传统挤压、轧制、挤压轧制相结合及连续挤压四种方式：
传统挤压：铜锭—坯料预热—挤压—酸洗—矫直—多道次拉拔—退火—精整拉拔—定尺锯切—包装、入库
轧制：铜锭—坯料预热—多道次粗轧—多道次中轧—酸洗—精整拉拔—定尺锯切—包装、入库
挤压轧制结合：铜锭—坯料预热—挤压—酸洗—矫直—退火—多道次中轧—精整拉拔—定尺锯切—包装、入库
连续挤压：上引铜杆—连续挤压机—精整拉拔—定尺锯切—检验—包装、入库
其中连续挤压技术生产铜排等导电型材具有独特的优势：高生产率、低投入、低污染、低能耗，同时因其产品的物理性能满足或优于国家标准而受到相关行业的肯定。
目前连续挤压生产铜排等导电产品的模具，在模具结构上主要是依靠设置阻流角或阻流面来控制金属成型过程。在生产一些较宽产品的时候通过加大阻流角或阻流面的阻流作用来调节金属流动，但该方法效果不明显，导致金属在模具内部流动不均匀而出现产品裂边、扭拧、弯曲等缺陷，严重影响成材率。并且受连续挤压原理、设备能力以及现有模具设计的限制，该技术无法生产一些更大尺寸、更大宽厚比的铜型材产品。对于一些超出现有设备能力不多、市场需求不大的产品，研发及购买更大型连续挤压机会造成浪费，只能从模具设计上想办法。另外由于挤压过程中，产品的成形是在高温高压下完成的，因此易造成模具的磨损，严重影响该类产品的模具寿命，间接提高了生产成本。到目前为止，现有的模具设计，针对550型连续挤压机，其能生产的最宽最薄产品为204.5mm×15mm，宽厚比为13.63。本模具设计不仅可用于铜及其合金连续挤压简单型材产品的生产，同时也可用于铝及其合金的型材的生产。
发明内容
本实用新型的目在于通过模具结构与尺寸的设计，为小生产能力的连续挤压机生产出原本无法生产的大尺寸、大宽厚比的型材产品提供模具。本实用新型是一种适用于小能力连续挤压机对较大规格尺寸、大宽厚比的铜排、铜扁线、铜母线等实心铜型材产品的生产，通过对模具结构及尺寸的控制，减小产品成形对设备能力的要求，同时提高铜型材的成材率。
设计一种即满足生产大宽厚比铜型材又能够满足现有550型连续挤压机生产能力的专有模具设备，本实用新型的技术方案是：模具结构具有两个导流槽及一个带有阻流角α、促流角β的不等高阻流面。扩展模腔出料口与模具入口相连接，模具1的开口入口处设有形状和尺寸与扩展模腔出口完全相同的导流槽A2，导流槽A2后设有导流槽B3，将导流槽B3利用圆弧弧度过渡到带有阻流角的不等高阻流面4上，阻流面后设有等定径带5，模具出口处开有退刀槽6与等定径带相连接；导流槽B的形状为两端宽中间窄，宽处和窄处采用圆弧过渡连接。
所述导流槽B3外形尺寸是在产品横截面尺寸宽度和长度上外加5mm~15mm，然后根据金属流动规律，在导流槽B3横截面两端（即产品难成形部位远离中心部位）宽度和长度上加大3mm~5mm，利用圆弧过渡，制成类似“哑铃状”。（如图1所示）。
所述不等高阻流面的高度范围为3～18mm，沿产品宽度方向上中间宽、两端窄，中间最宽处为10～18mm，两端最窄处为3～8mm，由弧度过渡连接。成形容易时阻流面较窄，成形难时阻流面较宽。（如图2所示）
所述根据铜排成形的难易程度，不等高阻流面上的中间阻流角α为8°~13°，两端角促流角β为50°~90°。（如图2和图3所示）铜排较易成形时中间角度α较大，两端角度β较小，较难成型时中间角度α较小，两端角度β较大。
所述模具可生产最大规格可以为204.5mm×7.5mm（宽度×厚度）的铜排，宽厚比可达27.27的大宽厚比型材。本专利所涉及的大宽厚比铜型材产品是指，产品横截面面积大于1275mm2，宽厚比大于20。大宽厚比是指在宽度尽量大的情况下，生产厚度尽量薄的产品。
所述产品尺寸是根据定径带尺寸确定。
所述模具可用于连续挤压的铜及其合金的简单型材产品生产也可用于铝及其合金的简单型材生产。
本实用新型的原理是：连续挤压过程中，模具入口开设的导流槽A2保证挤压力较小损耗地从扩展模腔进入模具，同时保护模具表面不受力变形；为调整金属流动方向，开设导流槽B3；为调节金属流动速度，采用不等高阻流面，使中间金属受到的摩擦力大于边部金属受到的摩擦力而减小中间金属的流动速度；模具中间阻流角角度在8°~13°阻流效果最佳，产品两端难成形处角度开在50°~90°之间，便于金属流动。以上设计均以满足成形、减小挤压力为设计依据。
和现有连续挤压模具技术相比，本实用新型有以下优点或积极效果：
1、本模具设计发明可以完成小能力连续挤压机生产大规格尺寸、大宽厚比铜型材产品。
2、本模具设计发明采用导流槽及变尺寸阻流面、阻流角、促流角技术，降低了产品成形所需挤压力，在用于小规格铜型材产品连续挤压时，可提高生产效率，且保护模具，提高模具使用寿命。
3、本设计模具在铜型材生产过程中，金属变形比原模具均匀，大大减小了由于金属变形不均匀引起的产品横向色差。
4、本设计模具主要通过结构来控制金属流动，结构紧凑，所需模具材料较原模具少，节约模具材料。
5、本实用新型所设计的模具用于550型连续挤压机生产205.4mm×7.5mm规格的铜排，完成了宽厚比高达27.27的铜型材生产。所生产产品物理参数满足国家标准，能够弯曲90°且边部无裂纹。
附图说明
图1为本实用新型型材产品连续挤压模具；
图2为图1中A-A线的剖面图；
图3为图1中B-B线的剖面图。
图中各标号为：1-模具，2-导流槽A，3-导流槽B，4-不等高阻流面，5-等定径带，6-退刀槽。
具体实施方式：
实施例1：
模具结构具有两个导流槽及一个带有阻流角α、促流角β的不等高阻流面。扩展模腔出料口与模具入口相连接，模具1的开口入口处设有形状和尺寸与扩展模腔出口完全相同的导流槽A2，导流槽A2后设有导流槽B3，将导流槽B3利用圆弧弧度过渡到带有阻流角的不等高阻流面4上，阻流面后设有等定径带5，模具出口处开有退刀槽6与等定径带相连接。导流槽B3外形尺寸是在产品横截面尺寸宽度和长度上外加7mm，然后根据金属流动规律，在导流槽B3横截面两端（即产品难成形部位远离中心部位）宽度和长度上加大4mm，利用圆弧过渡，制成“哑铃状”。不等高阻流面的高度范围为3～18mm，沿产品宽度方向上中间宽、两端窄，中间最宽处为18mm，两端最窄处为3mm，由弧度过渡连接。不等高阻流面上的中间阻流角α为10°，两端角促流角β为50°。
本实施例采用550型连续挤压机，以204.5mm×7.5mm尺寸铜排为试验产品对所设计模具进行试验。结果显示，550型连续挤压机的设备能力完全能够满足该设计模具生产该尺寸产品，且产品物理性能经检验达到国家标准，产品尺寸满足下一道工序要求。本模具设计使原550型连续挤压机可以生产如204.5mm×7.5mm规格的铜排产品，产品宽厚比达到27.27。
实施例2：
模具结构具有两个导流槽及一个带有阻流角α、促流角β的不等高阻流面。扩展模腔出料口与模具入口相连接，模具1的开口入口处设有形状和尺寸与扩展模腔出口完全相同的导流槽A2，导流槽A2后设有导流槽3B，将导流槽3B利用圆弧弧度过渡到带有阻流角的不等高阻流面4上，阻流面后设有等定径带5，模具出口处开有退刀槽6与等定径带相连接。导流槽3B外形尺寸是在产品横截面尺寸宽度和长度上外加5mm，然后根据金属流动规律，在导流槽3B横截面两端（即产品难成形部位远离中心部位）宽度和长度上加大3mm，利用圆弧过渡，制成“哑铃状”。不等高阻流面的高度范围为5～13mm，沿产品宽度方向上中间宽、两端窄，中间最宽处为13mm，两端最窄处为5mm，由弧度过渡连接。不等高阻流面上的中间阻流角α为8°，两端角促流角β为55°。
本实施例采用400型连续挤压机，以170mm×7.5mm尺寸铜排为试验产品对所设计模具进行试验。结果显示，400型连续挤压机的设备能力完全能够满足该设计模具生产该尺寸产品，且产品物理性能经检验达到国家标准，产品尺寸满足下一道工序要求。本模具设计使原400型连续挤压机可以生产如170mm×7.5mm规格的铜排产品，产品宽厚比达到22.67。
实施例3：
模具结构具有两个导流槽及一个带有阻流角α、促流角β的不等高阻流面。扩展模腔出料口与模具入口相连接，模具1的开口入口处设有形状和尺寸与扩展模腔出口完全相同的导流槽2A，导流槽2A后设有导流槽3B，将导流槽3B利用圆弧弧度过渡到带有阻流角的不等高阻流面4上，阻流面后设有等定径带5，模具出口处开有退刀槽6与等定径带相连接。导流槽3B外形尺寸是在产品横截面尺寸宽度和长度上外加15mm，然后根据金属流动规律，在导流槽3B横截面两端（即产品难成形部位远离中心部位）宽度和长度上加大5mm，利用圆弧过渡，制成“哑铃状”。不等高阻流面的高度范围为8～10mm，沿产品宽度方向上中间宽、两端窄，中间最宽处为13mm，两端最窄处为5mm，由弧度过渡连接。不等高阻流面上的中间阻流角α为13°，两端角促流角β为90°。
本实施例采用350型连续挤压机，以80mm×7mm尺寸铜排为试验产品对所设计模具进行试验。结果显示，400型连续挤压机的设备能力完全能够满足该设计模具生产该尺寸产品，且产品物理性能经检验达到国家标准，产品尺寸满足下一道工序要求。本模具设计使原400型连续挤压机可以生产如80mm×7mm规格的铜排产品，产品宽厚比达到11.43。
Claims (5)
1.一种连续挤压用生产大宽厚比型材模具，其特征在于：模具结构具有两个导流槽和一个带有阻流角的不等高阻流面。
2.根据权利要求1所述的连续挤压用生产大宽厚比型材模具，其特征在于具体结构为：模具（1）的开口入口处设有形状和尺寸与扩展模腔出口完全相同的导流槽A（2），导流槽A（2）后设有导流槽B（3），将导流槽B（3）利用圆弧弧度过渡到带有阻流角α、促流角β的不等高阻流面（4）上，阻流面后设有等定径带（5），模具出口处开有退刀槽（6）与等定径带相连接；导流槽B的形状为两端宽中间窄，宽处和窄处采用圆弧过渡连接。
3.根据权利要求2所述的连续挤压用生产大宽厚比型材模具，其特征在于：所述导流槽B（3）外形尺寸是在产品横截面尺寸宽度和长度上外加5mm~15mm，然后在导流槽B（3）横截面两端宽度和长度上加大3mm~5mm，利用圆弧过渡。
4.根据权利要求1或2所述的连续挤压用生产大宽厚比型材模具，其特征在于：所述不等高阻流面的高度范围为3～18mm，沿产品宽度方向上中间宽、两端窄，中间最宽处为10～18mm，两端最窄处为3～8mm，由弧度过渡连接。
5.根据权利要求1或2所述的连续挤压用生产大宽厚比型材模具，其特征在于：不等高阻流面上的中间阻流角α为8°~13°，两端角促流角β为50°~90°。
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