CN208680203U - 一种用于大宽厚比型材连续挤压成型的组合式模腔 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于大宽厚比型材连续挤压成型的组合式模腔，涉及金属挤压成型设备领域，其包括腔体和腔体盖，所述腔体和腔体盖相互背离的一侧分别开设有进料口和出料口；所述腔体与腔体盖之间围成有型腔，所述型腔中固定有挤压模，所述挤压模内成型有定径带，所述挤压模一侧抵紧设置有成型垫，所述成型垫上贯穿开设有容置模口；所述挤压模在定径带靠近腔体的一侧成型有前喇叭口；所述容置模口包括外容口以及延伸口；所述外容口在型材宽度方向上呈两端大中间小的结构，且所述外容口内壁成型有阻流面。本实用新型提供了使用寿命长，并能实现高质量、大宽厚比型材连续挤压成型的一种用于大宽厚比型材连续挤压成型的组合式模腔。

Description

一种用于大宽厚比型材连续挤压成型的组合式模腔

技术领域

本实用新型涉及金属挤压成型设备领域，具体地说，它涉及一种用于大宽厚比型材连续挤压成型的组合式模腔。

背景技术

铜是一种高导电率、高散热率的有色金属，因此其被广泛的用于用电行业，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不超过0.017772Ω㎜²/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的条件下，相关行业还对铜排提出更宽更薄的尺寸要求，即不仅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-配料预热-挤压-酸洗-矫直-多道次拉拔-退火- -定尺锯切-包装、入库；

轧制：铜锭-配料预热-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-配料预热-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。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型材产品的生产，同时也可用于铝及其合金的型材的生产。

实用新型内容

针对现有连续挤压模具无法满足大宽厚比型材生产需求的问题，本实用新型的目的是提供一种用于大宽厚比型材连续挤压成型的组合式模腔，利用成型垫以及带有前喇叭口的挤压模，在保证型材质量的同时，实现大宽厚比型材的连续挤压成型。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种用于大宽厚比型材连续挤压成型的组合式模腔，包括呈可拆卸固定设置的腔体和腔体盖，所述腔体和腔体盖相互背离的一侧分别开设有进料口和出料口；所述腔体与腔体盖之间围成有型腔，所述型腔中固定嵌设有挤压模，所述挤压模内成型有定径带，所述挤压模靠近腔体一侧抵紧设置有成型垫，所述成型垫上贯穿开设有用于连通进料口的容置模口；所述挤压模在定径带靠近腔体的一侧成型有前喇叭口，所述前喇叭口通过其大端连通容置模口。

通过采用上述技术方案，在型材挤压成型过程中，金属在高温下将依次流经进料口和容置模口，并在流经定径带的过程中成型出所需的形状和尺寸了；在此过程中，相较于现有模具，通过在挤压模与腔体之间增设成型垫，成型垫能够增大进料口与定径带之间的距离，从而有效延长金属材料的有效挤压通道，即金属材料从进料口开始流动至定径带所需的时间被延长，避免金属材料在未充满定径带两侧时即通过定径带。

同时，通过在定径带靠近腔体一侧设置前喇叭口，相较于容置模口中间位置上的金属材料，位于容置模口两侧边缘处的金属材料在挤压力作用下将首先接触到挤压模；从而，在实际生产中，金属材料在流经容置模口时会在前喇叭口宽度方向两侧边缘处持续汇聚，从而保证金属材料在经过定径带时能够充满定径带宽度方向的两侧，避免型材在经定径带成型后出现裂边、扭拧、弯曲等缺陷。

因此，通过上述设置，能够保证金属材料在挤压力作用下能够充满定径带宽度方向的两侧，避免型材在经定径带成型后出现裂边、扭拧、弯曲等缺陷，在保证生产质量的同时，实现大宽厚比型材的连续挤压成型。

本实用新型进一步设置为：所述容置模口包括成型于成型垫靠近腔体一侧的外容口以及用于连通外容口和前喇叭口的延伸口；所述外容口在型材宽度方向上呈两端大中间小的结构，且所述外容口内壁靠近延伸口一侧成型有阻流面；所述延伸口小于外容口。

通过采用上述技术方案，通过将外容口设置成两端大中间小的“哑铃状”结构，配合阻流面，当金属材料在挤压力作用下流动至外容口中时，由于阻流面的存在，金属材料会在外容口宽度方向的两侧流动距离相对较短，从而金属材料会在挤压力作用下逐渐在外容口宽度方向两侧汇聚；同时，由于外容口两端大中间下，位于外容口中间位置上的金属材料受到挤压会向外容口两侧流动，从而进一步推动金属材料向外容口宽度方向两侧汇聚，间接保证金属材料在流经定径带时能够充满定径带宽度方向的两侧，降低型材宽度方向两侧出现裂边、扭拧等缺陷的可能性。

本实用新型进一步设置为：所述外容口与延伸口的过渡处还成型有过渡喇叭口。

通过采用上述技术方案，过渡喇叭口的作用类似于上述前喇叭口，不仅能够降低成型垫损坏的风险，还有助于实现金属材料在外容口两侧的进一步汇聚，保证金属材料充满延伸口。

本实用新型进一步设置为：所述定径带背离前喇叭口的一侧还一体成型有延伸段，所述延伸段在型材挤出方向上延伸的距离呈两侧小中间大设置。

在实际挤压作业过程中，在定径带内部，位于定径带中间位置上的金属材料所受的挤压力大于位于定径带宽度方向两侧的金属材料，从而导致位于定径带中间位置上的金属材料的流动速度大于相邻两侧的金属材料，这种不同部位金属材料流动速度的差异容易使得成型出来的型材出现扭拧、裂纹等缺陷。通过采用上述技术方案，由于延伸段在型材挤出方向上延伸的距离呈两侧小中间大设置，金属材料流经定径带时，位于定径带宽度方向两侧的金属材料将先于定径带中间部位的金属材料从挤压模中被挤出，降低两侧金属材料所受的阻力，同时增大中间位置上金属材料所受的阻力，有效均衡型材宽度方向上各部位金属材料的挤出速度，降低型材挤出后出现扭拧、裂纹等缺陷的风险，间接保证型材成型质量。

本实用新型进一步设置为：所述前喇叭口与定径带的过渡处成型有入口圆角，所述入口圆角的半径为0.2～1mm。

通过采用上述技术方案，入口圆角能够防止金属材料在挤压时产生表面裂纹和减少金属材料在流入定径带时的非接触变形，同时还能减少在高温下挤压时模具棱角的压塌变形。同时，入口圆角又不宜过大，否则将过分增大接触摩擦面积，可能引起挤压力大幅升高，影响模具的使用寿命。

本实用新型进一步设置为：所述模腔内部在进料口靠近成型垫一侧成型有喇叭腔，所述喇叭腔呈喇叭状结构，且所述喇叭腔通过其大端连通容置模口。

通过采用上述技术方案，由上可知，在金属材料流经成型垫时，金属材料会在外容口宽度方向两侧实现“汇聚”的效果；因此，通过在模腔内部设置喇叭腔，喇叭腔为外容口宽度方向两侧的金属材料提供了充分汇聚的空间；在挤压力以及成型垫对金属材料的阻力共同持续作用下，金属材料将逐渐充满喇叭腔，从而保证在整个挤压成型过程中，外容口宽度方向两侧部位始终能够被金属材料充满，进一步降低型材因定径带两侧材料不足而出现裂边和宽度不足的风险。

本实用新型进一步设置为：所述喇叭腔大端的开口尺寸大于容置模口相邻一侧开口尺寸。

通过采用上述技术方案，确保喇叭腔大端大于容置模口相邻开口，确保经喇叭腔流出的金属材料能够充满整个容置模口，有助于实现大宽厚比型材的挤压成型。

本实用新型进一步设置为：所述出料口正对定径带，且所述出料口的开口尺寸大于定径带的开口尺寸。

通过采用上述技术方案，能够避免出料口内壁与型材表面发生摩擦，不仅能够间接提高型材表面质量，还能减小型材所受的阻力，提高型材挤出的流畅性。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、通过在挤压模靠近腔体一侧设置成型垫，并在成型垫上成型出带有阻流面的外容口，配合设置于腔体内部的喇叭腔和设置于定径带靠近腔体一侧的前喇叭口，确保金属材料在挤出过程中能够充满定径带宽度方向的两侧，实现大宽厚比型材的连续挤压成型，满足用户对于大宽厚比型材的特殊需求；

2、通过在定径带背离腔体一侧设置延伸段，并将延伸段在铜排挤出方向上延伸的距离设置成两侧小中间大结构形式，有效均衡型材上各部位金属材料的挤出速度，降低型材挤出后出现扭拧、裂纹等缺陷的可能性，间接保证型材成型质量；

3、通过在外容口与延伸口的过渡处设置过渡喇叭口，并在前喇叭口和定径带的过渡处设置入口圆角，有助于延长该组合式模腔的使用寿命。

附图说明

图1是主要用于体现组合式模腔整体结构的剖面示意图；

图2是主要用于体现组合模的剖面示意图；

图3是主要用于体现成型垫内部容置模口的结构示意图。

附图标记：1、腔体；101、进料口；102、喇叭腔；2、腔体盖；21、出料口；3、型腔；4、组合模；41、成型垫；42、挤压模；421、定径带；422、前喇叭口；423、入口圆角；424、延伸段；5、容置模口；51、外容口；511、阻流面；52、延伸口；53、过渡喇叭口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型进行详细说明。

参见附图1，一种用于大宽厚比型材连续挤压成型的组合式模腔，包括腔体1和腔体盖2，腔体1和腔体盖2可以采用H13模具钢制成，且腔体1与腔体盖2可以通过螺栓形成可拆卸固定连接。腔体1与腔体盖2之间围成有型腔3，且腔体1和腔体盖2上分别贯穿开设有进料口101和出料口21，进料口101和出料口21均与型腔3连通；型腔3内固定嵌设有组合模4。在实际生产中，以铜材为例，铜材在挤压力作用下进入进料口101，并在经过组合模4时实现挤压成型，最终铜型材经出料口21挤出。

腔体1内部在其靠近组合模4处成型有喇叭腔102，进料口101通过喇叭腔102连通组合模4；喇叭腔102整体呈喇叭状结构，且其大端远离进料口101，即喇叭腔102大端的开口靠近组合模4。

结合附图2-3，组合模4包括成型垫41和挤压模42，成型垫41和挤压模42沿型材的挤出方向依次固定嵌设于型腔3中。其中，成型垫41上贯穿成型有容置模口5，容置模口5通过喇叭腔102与进料口101连通，且容置模口5靠近腔体1的开口小于喇叭腔102大端的开口。容置模口5包括成型于成型垫41靠近腔体1一侧的外容口51，外容口51在型材宽度方向上呈两侧大中间小的“哑铃状”结构；同时，容置模口5还包括用于连通外容口51和挤压模42的延伸口52，延伸口52小于外容口51相邻一侧开口。外容口51在其靠近延伸口52一侧的内壁上形成有阻流面511，该阻流面511可以为斜面或弧面；并且，外容口51与延伸口52的过渡处还成型有过渡喇叭口53。

挤压模42内部成型有定径带421；定径带421是挤压模42中用于保证挤压制品的形状、尺寸和表面质量的区段，定径带421的开口大小和延伸的长度均需根据材料预计挤压成型的尺寸来确定。在本实施例中，挤压模42在定径带421靠近成型垫41一侧还成型有前喇叭口422，定径带421通过前喇叭口422连通上述延伸口52，前喇叭口422的大端靠近成型垫41，且前喇叭口422大端的开口小于延伸口52。同时，为保证挤压模42的使用寿命，定径带421与前喇叭口422的过渡处还成型有入口圆角423，入口圆角423的半径为0.2～1mm。并且，挤压模42内部还在定径带421背离前喇叭口422一侧延伸设置有延伸段424，延伸段424在型材挤出方向上延伸的距离呈两侧小中间大设置，且延伸段424背离定型带一侧与定径带421之间可以采用斜面或弧面过渡。此外，为减小型材在挤出时所受的阻力，上述出料口21正对定径带421，且出料口21的开口尺寸大于定径带421的开口尺寸。

在本实施例中，进料口101至定径带421之间构成金属材料挤压成型的有效挤压通道；上述成型垫41能够增大该有效挤压通道，从而延伸金属材料在该有效挤压通道中流动的时间，配合喇叭腔102、外容口51及前喇叭口422等设置，确保金属材料能够流动并充满定径带421宽度方向的两侧。以上海亚爵电工成套设备制造有限公司所生产的400型连续挤压机为例，在该400型连续挤压机中，定径带421长度可以为3mm，而延伸段424在型材挤出方向上的最大长度可以为5mm，而型材的有效挤压通道最大可以为47mm。

本实施例的工作原理是：在生产过程中，以铜材为例，铜材经进料口101进入腔体1，并在持续挤压过程中在组合模4处产生高温；当铜材经过外容口51时，在阻流面511的作用下，铜材会在喇叭腔102宽度方向的两侧发生汇聚，并充满延伸口52；在铜材经过延伸口52后，铜材将在前喇叭口422宽度方向的两侧发生第二次汇聚现象，铜材将流动并充满定径带421宽度方向的两侧；最终，铜材经过定径带421和延伸带实现挤出成型。通过这种方式，实现大宽厚比型材的连续挤压成型，满足用户对于大宽厚比型材的特殊需求。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种用于大宽厚比型材连续挤压成型的组合式模腔，包括呈可拆卸固定设置的腔体（1）和腔体盖（2），所述腔体（1）和腔体盖（2）相互背离的一侧分别开设有进料口（101）和出料口（21）；所述腔体（1）与腔体盖（2）之间围成有型腔（3），所述型腔（3）中固定嵌设有挤压模（42），所述挤压模（42）内成型有定径带（421），其特征在于，所述挤压模（42）靠近腔体（1）一侧抵紧设置有成型垫（41），所述成型垫（41）上贯穿开设有用于连通进料口（101）的容置模口（5）；所述挤压模（42）在定径带（421）靠近腔体（1）的一侧成型有前喇叭口（422），所述前喇叭口（422）通过其大端连通容置模口（5）。

2.根据权利要求1所述的组合式模腔，其特征在于，所述容置模口（5）包括成型于成型垫（41）靠近腔体（1）一侧的外容口（51）以及用于连通外容口（51）和前喇叭口（422）的延伸口（52）；所述外容口（51）在型材宽度方向上呈两端大中间小的结构，且所述外容口（51）内壁靠近延伸口（52）一侧成型有阻流面（511）；所述延伸口（52）小于外容口（51）。

3.根据权利要求2所述的组合式模腔，其特征在于，所述外容口（51）与延伸口（52）的过渡处还成型有过渡喇叭口（53）。

4.根据权利要求1所述的组合式模腔，其特征在于，所述定径带（421）背离前喇叭口（422）的一侧还一体成型有延伸段（424），所述延伸段（424）在型材挤出方向上延伸的距离呈两侧小中间大设置。

5.根据权利要求4所述的组合式模腔，其特征在于，所述前喇叭口（422）与定径带（421）的过渡处成型有入口圆角（423），所述入口圆角（423）的半径为0.2～1mm。

6.根据权利要求1所述的组合式模腔，其特征在于，所述模腔内部在进料口（101）靠近成型垫（41）一侧成型有喇叭腔（102），所述喇叭腔（102）呈喇叭状结构，且所述喇叭腔（102）通过其大端连通容置模口（5）。

7.根据权利要求6所述的组合式模腔，其特征在于，所述喇叭腔（102）大端的开口尺寸大于容置模口（5）相邻一侧开口尺寸。

8.根据权利要求1所述的组合式模腔，其特征在于，所述出料口（21）正对定径带（421），且所述出料口（21）的开口尺寸大于定径带（421）的开口尺寸。