CN212419141U - 一种圆管合金挤压模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种圆管合金挤压模具，下模顶面的中心处设置有凹孔，凹孔底面的中心处设置有下模沉孔，下模沉孔底面的中心处向上延伸有下模凸台，硬质合金套底面的中心处设置有适配套装在下模凸台上的硬质合金套沉孔，下模凸台外径比硬质合金套沉孔内径小0.02~0.03mm，下模沉孔的内径比硬质合金套的外径小0.02~0.03mm，下模凸台的外侧壁及顶面的表面粗糙度以及下模沉孔的内侧壁及底面的表面粗糙度均为Ra0.8，硬质合金套在常温下被压入下模沉孔的底部；由于采用了冷装法的装配结构，结合特定的公差带和光滑的装配面，使得装配更加容易，两者的镶嵌更加牢固可靠，且合金不易发生破裂，模具的使用寿命更长。

Description

一种圆管合金挤压模具

技术领域

本实用新型涉及圆管类铝型材的热作业模具领域，尤其涉及的是一种采用冷装法制作的圆管合金挤压模具。

背景技术

生产圆管类铝型材通常使用的是热作模具，而制作热作模具的材料采用的大都是型号H13或4Cr5MoSiV1的优质热作模具钢，都具有良好的力学性能；且热作模具制造加工完成后，其工作带通常还会采用氮化表面处理，氮化后工作带的表面显微硬度在1000-1250HV之间，解决了过去热作模具在工作中容易发生断裂失效的问题，然而由于钢材达到的红硬性不高、耐磨能力不强，特别是模具上、下模在500℃左右的高温下直接与铝型材接触，其工作带承受着很大的摩擦应力，极易产生磨损。

热作模具磨损的结果是，导致大多数模具零件在其材料还没有发生疲劳的前提下就直接失效报废，这对价格昂贵的模具钢材也是一种巨大浪费，大大增加了企业生产的成本，所以，热作模具的磨损是圆管类铝材挤压模失效的主要形式。

而硬质合金材料由于具有硬度高、耐磨性能好和导热性能好等良好特性，在模具行业也得到了越来越多、越来越广的应用。

目前，在圆管类铝材挤压模中应用硬质合金，主要是在下模中嵌镶硬质合金，通常采用的方法是热装法，就是在将硬质合金和模具都加热到指定的温度，然后将合金镶嵌在模具中。

采用热装法时，下模和硬质合金均需要进行预热，并在指定温度下进行装配；这种装配方法利用硬质合金与模具的基体材料在相同温度下的热胀系数的不同，在常温下将两者的配合做成大过盈，而模具在高温服役条件下则变成过渡配合，达到合金与模具基体的粘合牢固可靠。

但是，采用热装法的模具与合金均需进行预热，操作不太方便；同时，在热装过程中也容易造成合金的损坏和破裂。

更为重要的是，这种工艺条件下镶嵌后的模具，模具基体与硬质合金在加热状态和常温状态下的配合方式均为过盈配合，但在常温下合金与模具基体的过盈量变得更大，合金一直受到压应力的作用，合金容易破裂；当热装时选择的过盈量不当时，会引起常温下因过盈量过大造成压应力过大而导致硬质合金容易受到破坏。

因此，采用热压工艺进行镶嵌，不易掌控模具基体与硬质合金的过盈量。

另外，采用加热方法进行装配，合金和模具均容易产生温度应力，降低了模具的疲劳强度，从而导致模具使用寿命不长。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种圆管合金挤压模具，装配更容易，合金镶嵌牢固可靠且不易发生破裂，模具的使用寿命更长。

本实用新型的技术方案如下：一种圆管合金挤压模具，包括下模和硬质合金套，其中：

下模顶面的中心处设置有凹孔，凹孔底面的中心处设置有下模沉孔，下模沉孔底面的中心处向上延伸有下模凸台，下模凸台顶面的中心处设置有连通至下模底面的圆管过孔；

硬质合金套呈扁平圆柱状，硬质合金套底面的中心处设置有适配套装在下模凸台上的硬质合金套沉孔，硬质合金套沉孔顶面的中心处设置有连通至硬质合金套顶面的预制孔；

下模凸台的外径d2=D2-(0.02~0.03)mm，D2代表硬质合金套沉孔的内径；下模凸台的外侧壁及顶面的表面粗糙度均为Ra0.8；

下模沉孔的内径d3=D3-(0.02~0.03)mm，D3代表硬质合金套的外径；下模沉孔的内侧壁及底面的表面粗糙度均为Ra0.8；

硬质合金套在常温下被压入下模沉孔的底部。

所述的圆管合金挤压模具，其中：在硬质合金套被压入到下模沉孔底部的状态下，预制孔被精加工成用于挤压圆管的模孔，模孔的内径D1=1.01×d，d代表待挤压圆管的外径最小极限尺寸。

所述的圆管合金挤压模具，其中：圆管过孔的内径d1=D1+2×0.5mm。

所述的圆管合金挤压模具，其中：硬质合金套沉孔的内径D2=D1+12mm。

所述的圆管合金挤压模具，其中：硬质合金套的外径D3=D2+30mm，硬质合金套的厚度H2=12mm。

所述的圆管合金挤压模具，其中：下模沉孔的深度h2=H2+0.3mm。

所述的圆管合金挤压模具，其中：若圆管壁厚＜1.5mm，则预制孔处的厚度H1=5mm；若圆管壁厚≥1.5mm，则预制孔处的厚度H1=5mm。

所述的圆管合金挤压模具，其中：下模凸台的高度低于下模沉孔的深度，其高度差的绝对值h1=H1+0.2mm。

所述的圆管合金挤压模具，其中：硬质合金套采用型号为YG8的硬质合金粉末经烧结成型。

所述的圆管合金挤压模具，其中：下模采用型号为H13或4Cr5MoSiV1的热作模具钢经机加工成型。

本实用新型所提供的一种圆管合金挤压模具，由于采用了冷装法的装配结构，结合特定的公差带和光滑的装配面，使得装配更加容易，两者的镶嵌更加牢固可靠，且合金不易发生破裂，模具的使用寿命更长。

附图说明

图1是本实用新型圆管合金挤压模具实施例所用下模的纵向剖视放大图；

图2是本实用新型圆管合金挤压模具实施例所用硬质合金套的纵向剖视放大图；

图3是本实用新型圆管合金挤压模具实施例的纵向剖视图；

图中标号汇总：下模110、凹孔111、沉槽111a、下模沉孔112、下模凸台113、圆管过孔114、硬质合金套120、硬质合金套沉孔121、预制孔122。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的具体实施方式和实施例加以详细说明，所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，图1是本实用新型圆管合金挤压模具实施例所用下模的纵向剖视放大图，本实用新型圆管合金挤压模具包括下模110和硬质合金套120，以免凹孔111的口部与周边的导柱孔或螺杆孔相干涉；下模110顶面的中心处设置有凹孔111，凹孔111的口部设置有沉槽111a，凹孔111底面的中心处设置有下模沉孔112，下模沉孔112底面的中心处向上延伸有下模凸台113，下模凸台113顶面的中心处设置有连通至下模底面的圆管过孔114；下模沉孔112的口部边沿设置倒圆角，下模凸台113顶面的边沿也设置倒圆角，以便于冷装时能顺利压入镶嵌的合金。

结合图2所示，图2是本实用新型圆管合金挤压模具实施例所用硬质合金套的纵向剖视放大图，硬质合金套120呈扁平圆柱状，硬质合金套120底面的中心处设置有适配套装在下模凸台113上的硬质合金套沉孔121，硬质合金套沉孔121顶面的中心处设置有连通至硬质合金套120顶面的预制孔122；硬质合金套120底面的边沿设置倒圆角，硬质合金套沉孔121的口部边沿也设置倒圆角，以便于冷装时能顺利压入图1下模110。

结合图3所示，图3是本实用新型圆管合金挤压模具实施例的纵向剖视图，将硬质合金套120在常温下压入下模沉孔112的底部；以硬质合金套120为基准，配合部位的配合基制均采用过盈配合，过盈量优选0.02～0.03mm，均取在下模110之上。

在常温下进行镶嵌，也称为冷装法，是充分利用模具基体与硬质合金两种不同材料的热膨胀系数的差异，在常温下两者采用小过盈量的过盈配合或小间隙量的间隙配合，使两者镶嵌一起，之后在高温条件下工作时，可转变为更小过盈量的过盈配合，从而使得合金在高温下则更加牢固。

具体的，图1下模凸台113的外径d2=D2-(0.02~0.03)mm，D2代表图2硬质合金套沉孔121的内径；图1下模凸台113的外侧壁及顶面的表面粗糙度均精加工至Ra0.8。

举个例子，若图2硬质合金套沉孔121的内径D2为30.02mm，则对应下模110的图1下模凸台113的外径d2=30.02-（0.02～0.03)=29.99~30.00mm。

具体的，图1下模沉孔112的内径d3=D3-(0.02~0.03)mm，D3代表图2硬质合金套120的外径；图1下模沉孔112的内侧壁及底面的表面粗糙度均精加工至Ra0.8。

这样的好处在于，采用小过盈量更便于常温下装配，硬质合金套120整体所受的压力会很小，且下模110下模凸台113的外径d2比硬质合金套沉孔121的内径D2要小，不太容易在硬质合金套沉孔121的最薄弱之处因产生内应力而发生破裂；当模具在高温下服役时，由于两者材质的热膨胀系数不同，图1下模凸台113的外径d2尺寸将增大，而与之配合的图2硬质合金套沉孔121的内径D2尺寸则几乎不变，使得两者的配合基制仍为过盈配合，且过盈量还会有所增大至（0.06～0.08)mm，由此，两者的镶嵌将会更加牢固可靠；虽然模具在高温下服役时硬质合金套120在其外径上的配合可能会出现过渡配合，但是并不会影响两者之间镶嵌的牢固可靠性，因为外径d2尺寸增大的下模凸台113牢牢卡住了硬质合金套沉孔121。

在本实用新型圆管合金挤压模具的优选实施方式中，优选地，硬质合金套120采用型号为YG8的硬质合金粉末经烧结成型．鉴于硬质合金的热线膨胀系数会随着钴的含量增加而增加，考虑到挤压模具的工作温度在500℃左右，所以为了避免合金在高温下热膨胀过大而引起所挤压的铝型材壁厚发生变化，优选低含钴量的硬质合金YG8，因为YG8在高温下的热膨胀量相对于型号为H13或4Cr5MoSiV1的基体钢材而言是可以忽略不计的。

在本实用新型圆管合金挤压模具的优选实施方式中，在硬质合金套120被压入到下模沉孔112底部的图3状态下，常温情况下就很容易将图2硬质合金套120上的预制孔122精加工成用于挤压圆管的模孔，优选地，模孔的内径D1=1.01×d，d代表待挤压圆管的外径最小极限尺寸。

在本实用新型圆管合金挤压模具的优选实施方式中，优选地，若圆管壁厚＜1.5mm，则图2预制孔122处的厚度H1=5mm；若圆管壁厚≥1.5mm，则图2预制孔122处的厚度H1=5mm。

进一步地，图1下模凸台113的高度低于下模沉孔112的深度，其高度差的绝对值h1=H1+0.2mm。

在本实用新型圆管合金挤压模具的优选实施方式中，具体的，图1下模110圆管过孔114的内径d1=D1+2×0.5mm。

进一步地，图2硬质合金套沉孔121的内径D2=D1+12mm。

进一步地，图2硬质合金套120的外径D3=D2+30mm，硬质合金套120的厚度H2=12mm。

进一步地，图1下模110下模沉孔112的深度h2=H2+0.3mm，由此，装配后图3硬质合金套120的底面与下模110下模沉孔112的底面有0.1mm间隙，以保证硬质合金套沉孔121的顶面与下模凸台113的顶面相接触，由此在挤压作业中使得硬质合金套120模孔处的受力可顺利传导到下模110上，从而避免硬质合金套120发生破裂。

在具体的制作过程中，图2硬质合金套120的D2、D3、H1和H2尺寸都可以通过其烧结成型的模具来保证，D1可以根据模孔尺寸预留出精加工余量形成预制孔122。

而合金镶嵌和模具组装的大概加工过程是：将硬质合金套120的上下两个平面磨光至要求；除模孔处不进行加工外，下模110其他按正常模具加工；根据测量合金的尺寸，对下模110进行精加工；镶嵌合金；精加工模孔；最终与上摸组装。

实践表明，冷装法制成的挤压模具，相比热装法制成的挤压模具，大大提到了所挤出的圆管类铝型材表面质量，圆管类铝型材的表面不但光亮，而且挤压纹和挤压痕都很少；此外，冷装法制成的挤压模具可承受35吨以上的压力，其使用寿命要比热装法制成的模具寿命提高了40%。

应当理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不足以限制本实用新型的技术方案，对本领域普通技术人员来说，在本实用新型的精神和原则之内，可以根据上述说明加以增减、替换、变换或改进，而所有这些增减、替换、变换或改进后的技术方案，都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种圆管合金挤压模具，包括下模和硬质合金套，其特征在于：

下模顶面的中心处设置有凹孔，凹孔底面的中心处设置有下模沉孔，下模沉孔底面的中心处向上延伸有下模凸台，下模凸台顶面的中心处设置有连通至下模底面的圆管过孔；

硬质合金套呈扁平圆柱状，硬质合金套底面的中心处设置有适配套装在下模凸台上的硬质合金套沉孔，硬质合金套沉孔顶面的中心处设置有连通至硬质合金套顶面的预制孔；

下模凸台的外径d2=D2-(0.02~0.03)mm，D2代表硬质合金套沉孔的内径；下模凸台的外侧壁及顶面的表面粗糙度均为Ra0.8；

下模沉孔的内径d3=D3-(0.02~0.03)mm，D3代表硬质合金套的外径；下模沉孔的内侧壁及底面的表面粗糙度均为Ra0.8；

硬质合金套在常温下被压入下模沉孔的底部。

2.根据权利要求1所述的圆管合金挤压模具，其特征在于：在硬质合金套被压入到下模沉孔底部的状态下，预制孔被精加工成用于挤压圆管的模孔，模孔的内径D1=1.01×d，d代表待挤压圆管的外径最小极限尺寸。

3.根据权利要求2所述的圆管合金挤压模具，其特征在于：圆管过孔的内径d1=D1+2×0.5mm。

4.根据权利要求2所述的圆管合金挤压模具，其特征在于：硬质合金套沉孔的内径D2=D1+12mm。

5.根据权利要求4所述的圆管合金挤压模具，其特征在于：硬质合金套的外径D3=D2+30mm，硬质合金套的厚度H2=12mm。

6.根据权利要求5所述的圆管合金挤压模具，其特征在于：下模沉孔的深度h2=H2+0.3mm。

7.根据权利要求1所述的圆管合金挤压模具，其特征在于：若圆管壁厚＜1.5mm，则预制孔处的厚度H1=5mm；若圆管壁厚≥1.5mm，则预制孔处的厚度H1=5mm。

8.根据权利要求7所述的圆管合金挤压模具，其特征在于：下模凸台的高度低于下模沉孔的深度，其高度差的绝对值h1=H1+0.2mm。

9.根据权利要求1所述的圆管合金挤压模具，其特征在于：硬质合金套采用型号为YG8的硬质合金粉末经烧结成型。

10.根据权利要求1所述的圆管合金挤压模具，其特征在于：下模采用型号为H13或4Cr5MoSiV1的热作模具钢经机加工成型。

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