CN219169243U - 铝合金型材挤压模具及液氮冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铝合金型材挤压模具及液氮冷却系统，基于液氮冷却的方式，不仅能够有效提升挤压速度，从而提升铝合金型材的生产效率，而且能够有效提升模具的使用寿命，并且，而且通过优化液氮输送网的结构设计以及利用型材温度监测模块监测到的铝合金型材实时温度来控制流量控制阀，使液氮输送网的各液氮输出通道对液氮的输送速度几乎相同，从而使各氮气出口的氮气喷出量几乎相同，使铝合金型材各部分的冷却速度差异极小，有效减少铝合金型材表面粗糙、拉伤、拉裂等外观缺陷的出现，进而提高了铝合金型材的表面质量，尤其能够满足多腔薄壁型材和高表面型材的技术要求。

Description

铝合金型材挤压模具及液氮冷却系统

技术领域

本实用新型涉及铝合金型材挤压成型技术领域，具体涉及一种铝合金型材挤压模具及液氮冷却系统。

背景技术

铝型材热挤压通过将铝合金铸锭、模具和挤压筒预加热到一定温度，对铸锭施加压力使其从模具中挤出成型，获得各种断面型材，可实现复杂多腔体断面的生产。挤压过程中金属变形和摩擦产生的热量会导致型材出口温度不断升高，造成型材出现表面粗糙、拉伤、拉裂等外观缺陷，而持续高温工作下模具寿命也会降低。

目前，为了降低模具工作带的温度，提升型材与/模具热传导接触界面的热传导效率，实现更高速度的挤出，同时也为了提升模具的寿命，应运而生了一种针对型材的液氮冷却系统，能够通过液氮气化过程快速地吸热。但是，由于现有挤压模具的液氮输送通道的结构设计的问题，液氮在模垫内部的各条流道的流动通畅度不同，导致模垫的各氮气出口的氮气喷出量出入很大，使铝型材各部分的冷却速度差异较大，仍然对铝型材的表面质量存在一定的影响。

解决以上问题成为当务之急。

实用新型内容

为解决以上的技术问题，本实用新型提供了一种铝合金型材挤压模具及液氮冷却系统。

其技术方案如下：

一种铝合金型材挤压模具，包括挤压模具本体，该挤压模具本体包括模套、上模、下模和模垫，所述模套的一端端面内凹形成有用于容置上模、下模和模垫的模腔，所述上模、下模和模垫从内向外依次同轴安装在模腔中，所述模垫具有沿其中心轴线贯穿的型材出口，所述模套上设置有连通其外周面和模腔腔壁的模套液氮输送通道，所述下模中设置有与模套液氮输送通道连通的下模液氮输送通道，所述模垫靠近下模的一端端面上设置有液氮输送网，该液氮输送网包括从内到外依次呈环形围绕在型材出口周围的内环输送通道和外环输送通道、两端分别与下模液氮输送通道和外环输送通道连通的液氮输入通道、若干周向分布在内环输送通道和外环输送通道之间的中间输送通道以及若干周向分布在内环输送通道和型材出口之间的液氮输出通道，各中间输送通道的两端均分别连通内环输送通道和外环输送通道，各液氮输出通道的两端均分别连通内环输送通道和开设在型材出口周向侧壁上的对应氮气出口。

一种液氮冷却系统，包括液氮储罐、外部输送管道、流量控制阀、流量阀调节装置、计算机、型材温度监测模块、挤压机以及安装在挤压机的模座上的上述的铝合金型材挤压模具，所述外部输送管道的两端分别连通液氮储罐和模套液氮输送通道，所述流量控制阀安装在外部输送管道上，所述型材温度监测模块安装在挤压机的挤压机前梁上，所述计算机根据型材温度监测模块监测到的铝合金型材实时温度，通过流量阀调节装置调节流量控制阀，从而控制外部输送管道向模套液氮输送通道输送液氮的流量。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

采用以上技术方案的铝合金型材挤压模具及液氮冷却系统，基于液氮冷却的方式，不仅能够有效提升挤压速度，从而提升铝合金型材的生产效率，而且能够有效提升模具的使用寿命，并且，通过优化液氮输送网的结构设计以及利用型材温度监测模块监测到的铝合金型材实时温度来控制流量控制阀，使液氮输送网的各液氮输出通道对液氮的输送速度几乎相同，从而使各氮气出口的氮气喷出量几乎相同，使铝合金型材各部分的冷却速度差异极小，有效减少铝合金型材表面粗糙、拉伤、拉裂等外观缺陷的出现，进而提高了铝合金型材的表面质量，尤其能够满足多腔薄壁型材和高表面型材的技术要求。

附图说明

图1为液氮冷却系统的原理图；

图2为液氮储罐向挤压模具输送液氮的示意图；

图3为挤压模具的结构示意图；

图4为模垫的结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。

如图3和图4所示，一种铝合金型材挤压模具，其主要包括挤压模具本体1，该挤压模具本体1包括模套1a、上模1b、下模1c和模垫1d，模套1a的一端端面内凹形成有用于容置上模1b、下模1c和模垫1d的模腔1a1，并且，模套1a远离模垫1d一端的端面上具有与模腔1a1连通的模套进料口1a4，上模1b、下模1c和模垫1d从内向外依次同轴安装在模腔1a1中，即：上模1b与模套进料口1a4相邻，模垫1d位于模腔1a1的开口处，下模1c位于上模1b和模垫1d之间。

请参见图3，下模1c具有沿其中心轴线延伸的模孔1c2，上模1b具有与模孔1c2相适配的模芯1b1，模套进料口1a4、模芯1b1、模孔1c2和型材出口1d1同轴设置，从而能够保证铝合金型材9的成型质量和成型效率。

请参见图4，模垫1d具有沿其中心轴线贯穿的型材出口1d1，模套1a上设置有连通其外周面和模腔1a1腔壁的模套液氮输送通道1a2，下模1c中设置有与模套液氮输送通道1a2连通的下模液氮输送通道1c1，模垫1d靠近下模1c的一端端面上设置有液氮输送网1d2，该液氮输送网1d2包括从内到外依次呈环形围绕在型材出口1d1周围的内环输送通道1d24和外环输送通道1d22、两端分别与下模液氮输送通道1c1和外环输送通道1d22连通的液氮输入通道1d21、若干周向分布在内环输送通道1d24和外环输送通道1d22之间的中间输送通道1d23以及若干周向分布在内环输送通道1d24和型材出口1d1之间的液氮输出通道1d25，各中间输送通道1d23的两端均分别连通内环输送通道1d24和外环输送通道1d22，各液氮输出通道1d25的两端均分别连通内环输送通道1d24和开设在型材出口1d1周向侧壁上的对应氮气出口1d251。

因此，通过内环输送通道1d24和外环输送通道1d22的双层环形通道设计，再通过多个中间输送通道1d23进行输送，使液氮输送网1d2的各液氮输出通道1d25对液氮的输送速度几乎相同，从而使各氮气出口1d251的氮气喷出量几乎相同，使铝合金型材9各部分的冷却速度差异极小，有效减少铝合金型材9表面粗糙、拉伤、拉裂等外观缺陷的出现，进而提高了铝合金型材9的表面质量，尤其能够满足多腔薄壁型材和高表面型材的技术要求。同时，液氮与高温的挤压模具和铝合金型材9接触时气化，能够极高效地吸热带走热量，达到降低挤压模具温度、降低型材出口温度、冷却铝合金型材9的目的，同时，温度的降低为提速创造了有利条件，能够有效提升铝合金型材的挤出效率。

本实施例中，型材出口1d1的横截面呈长方形结构，各液氮输出通道1d25对称分布在型材出口1d1的长轴两侧，且各液氮输出通道1d25对称分布在型材出口1d1的短轴两侧，能够更好地平衡各液氮输出通道1d25的流量，尽可能保证液氮同时到达铝合金型材9的表面，进一步提升各氮气出口1d251的氮气喷出量的一致性。

进一步地，请参见图4，中间输送通道1d23的数量也尽可能多，同时在内环输送通道1d24和外环输送通道1d22的边角处都设置有中间输送通道1d23，以提升液氮输送的稳定性。

请参见图2-图4，模套1a外周面的顶点位置设置有吊钩安装孔1a3，模套液氮输送通道1a2位于吊钩安装孔1a3的一侧，并沿模套1a的径向延伸，从而使该模套液氮输送通道1a2的进口和出口分别位于模套1a的周向外壁和模腔1a1的腔壁上，下模液氮输送通道1c1包括分别沿下模1c径向和轴向延伸的径向延伸段1c11和轴向延伸段1c12，径向延伸段1c11的进口位于下模1c周向外壁上，并与模套液氮输送通道1a2的出口连通，该径向延伸段1c11的出口端与轴向延伸段1c12的进口端连通，轴向延伸段1c12的出口位于下模1c靠近模垫1d的一端端面上，并与液氮输入通道1d21的进口连通。不仅液氮的输送效率高，而且便于各输送通道的加工。

请参见图1和图2，一种液氮冷却系统，包括液氮储罐2、外部输送管道3、流量控制阀4、流量阀调节装置5、计算机6、型材温度监测模块7、挤压机8以及安装在挤压机8的模座8a上的上述的铝合金型材挤压模具，外部输送管道3的两端分别连通液氮储罐2和模套液氮输送通道1a2，流量控制阀4安装在外部输送管道3上，型材温度监测模块7安装在挤压机8的挤压机前梁8b上。

因此，通过型材温度监测模块7能够持续监控铝合金型材9的表面温度，使计算机6能够根据型材温度监测模块7监测到的铝合金型材9实时温度，通过流量阀调节装置5调节流量控制阀4，从而控制外部输送管道3向模套液氮输送通道1a2输送液氮的流量。例如，铝合金型材9的表面温度过高时，增大流量控制阀4的流量；铝合金型材9的表面温度过低时，减少流量控制阀4的流量。

请参见图1，型材温度监测模块7包括安装在挤压机前梁8b远离模座8a一侧的监测模块安装支架7a、以及均安装在监测模块安装支架7a上的红外测温仪7b和电动伸缩杆7c，电动伸缩杆7c上安装有受其带动的接触式测温热电偶7d，接触式测温热电偶7d和红外测温仪7b均朝向铝合金型材9的同一位置。铝合金型材9刚挤出时，接触式测温热电偶7d通过电动伸缩杆7c降至铝合金型材9的表面，将获得的温度数据传输至计算机6，用于校准红外测温仪7b所获得温度数据，校准完成后，接触式测温热电偶7d回升至高处。然后，红外测温仪7b持续监控铝合金型材9的表面温度，大幅提升了温度监测的准确性。

进一步地，外部输送管道3外包覆有保温材料，能够有效减少液氮进入挤压模具前的气化问题。同时，液氮储罐2与挤压机8还需保持一定安全距离的位置，以确保运行的安全。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种铝合金型材挤压模具，包括挤压模具本体(1)，该挤压模具本体(1)包括模套(1a)、上模(1b)、下模(1c)和模垫(1d)，所述模套(1a)的一端端面内凹形成有用于容置上模(1b)、下模(1c)和模垫(1d)的模腔(1a1)，所述上模(1b)、下模(1c)和模垫(1d)从内向外依次同轴安装在模腔(1a1)中，所述模垫(1d)具有沿其中心轴线贯穿的型材出口(1d1)，其特征在于：所述模套(1a)上设置有连通其外周面和模腔(1a1)腔壁的模套液氮输送通道(1a2)，所述下模(1c)中设置有与模套液氮输送通道(1a2)连通的下模液氮输送通道(1c1)，所述模垫(1d)靠近下模(1c)的一端端面上设置有液氮输送网(1d2)，该液氮输送网(1d2)包括从内到外依次呈环形围绕在型材出口(1d1)周围的内环输送通道(1d24)和外环输送通道(1d22)、两端分别与下模液氮输送通道(1c1)和外环输送通道(1d22)连通的液氮输入通道(1d21)、若干周向分布在内环输送通道(1d24)和外环输送通道(1d22)之间的中间输送通道(1d23)以及若干周向分布在内环输送通道(1d24)和型材出口(1d1)之间的液氮输出通道(1d25)，各中间输送通道(1d23)的两端均分别连通内环输送通道(1d24)和外环输送通道(1d22)，各液氮输出通道(1d25)的两端均分别连通内环输送通道(1d24)和开设在型材出口(1d1)周向侧壁上的对应氮气出口(1d251)。

2.根据权利要求1所述的铝合金型材挤压模具，其特征在于：所述型材出口(1d1)的横截面呈长方形结构，各液氮输出通道(1d25)对称分布在型材出口(1d1)的长轴两侧，且各液氮输出通道(1d25)对称分布在型材出口(1d1)的短轴两侧。

3.根据权利要求1所述的铝合金型材挤压模具，其特征在于：所述模套(1a)外周面的顶点位置设置有吊钩安装孔(1a3)，所述模套液氮输送通道(1a2)位于吊钩安装孔(1a3)的一侧，并沿模套(1a)的径向延伸，从而使该模套液氮输送通道(1a2)的进口和出口分别位于模套(1a)的周向外壁和模腔(1a1)的腔壁上，所述下模液氮输送通道(1c1)包括分别沿下模(1c)径向和轴向延伸的径向延伸段(1c11)和轴向延伸段(1c12)，所述径向延伸段(1c11)的进口位于下模(1c)周向外壁上，并与模套液氮输送通道(1a2)的出口连通，该径向延伸段(1c11)的出口端与轴向延伸段(1c12)的进口端连通，所述轴向延伸段(1c12)的出口位于下模(1c)靠近模垫(1d)的一端端面上，并与液氮输入通道(1d21)的进口连通。

4.根据权利要求1所述的铝合金型材挤压模具，其特征在于：所述模套(1a)远离模垫(1d)一端的端面上具有与模腔(1a1)连通的模套进料口(1a4)，所述下模(1c)具有沿其中心轴线延伸的模孔(1c2)，所述上模(1b)具有与模孔(1c2)相适配的模芯(1b1)，所述模套进料口(1a4)、模芯(1b1)、模孔(1c2)和型材出口(1d1)同轴设置。

5.一种液氮冷却系统，其特征在于：包括液氮储罐(2)、外部输送管道(3)、流量控制阀(4)、流量阀调节装置(5)、计算机(6)、型材温度监测模块(7)、挤压机(8)以及安装在挤压机(8)的模座(8a)上的权利要求1-4中任一项所述的铝合金型材挤压模具，所述外部输送管道(3)的两端分别连通液氮储罐(2)和模套液氮输送通道(1a2)，所述流量控制阀(4)安装在外部输送管道(3)上，所述型材温度监测模块(7)安装在挤压机(8)的挤压机前梁(8b)上，所述计算机(6)根据型材温度监测模块(7)监测到的铝合金型材(9)实时温度，通过流量阀调节装置(5)调节流量控制阀(4)，从而控制外部输送管道(3)向模套液氮输送通道(1a2)输送液氮的流量。

6.根据权利要求5所述的液氮冷却系统，其特征在于：所述型材温度监测模块(7)包括安装在挤压机前梁(8b)远离模座(8a)一侧的监测模块安装支架(7a)、以及均安装在监测模块安装支架(7a)上的红外测温仪(7b)和电动伸缩杆(7c)，所述电动伸缩杆(7c)上安装有受其带动的接触式测温热电偶(7d)，所述接触式测温热电偶(7d)和红外测温仪(7b)均朝向铝合金型材(9)的同一位置。

Images