多孔型鎂合金內螺旋管熱擠壓模具的製作方法
2023-05-17 20:13:21
專利名稱：多孔型鎂合金內螺旋管熱擠壓模具的製作方法
技術領域：
本發朋涉及的是一種模具加工技術領域的裝置，具體是一種多孔型鎂合金內螺旋管熱擠壓模具。
背景技術：
隨著生產規模的擴大和生產技術的更新，熱交換器技術的研究也必須滿足各種情況特殊而又條件苛刻的要求。在滿足一定換熱量的前提下，換熱器也向著高效、緊湊的方向發展，螺旋管換熱器就屬於一種高效、緊湊型的換熱器。隨著螺旋管換熱器使用的日益普遍，為適應大規模生產和提高生產效率的要求，螺旋管的一次成型技術要求已提上日程。
目前，國內普遍採用鋁合金螺旋管加工換熱器，但是它的使用存在一個難題，即鋁合金螺旋管無法在強酸強鹼環境下使用。如果採用鎂合金製作螺旋管，那麼換熱器則可以克服在強鹼環境下使用的難題，這也是鎂合金內螺旋管使用的一大特色。由於鎂合金屬於密排六方結構，其塑性變形能力相對較差，在擠壓鎂合金內螺旋管的成型過程中需要考慮金屬在擠壓模具中的塑性流動問題，並且要考慮如何實現螺旋形的管坯擠壓及其控制問題。這些關鍵因素都集中在模具設計上。本發明就從這裡入手，實現了多孔型鎂合金內螺旋管熱擠壓成型的模具製作。
經過對現有技術的檢索發現，該螺旋管屬於多孔空心結構的型材，其形狀複雜，模具設計及製作難度很大，目前不帶螺旋孔形的管材模具(如專利ZL200720038515.6)通常採用上模和下模兩件式組裝而成，上模結構主要有豎直的
分流橋、方形分流孔和形成所有孔型的芯頭，下模結構則為型材外形輪廓的空腔，整個模具的設計與製作關鍵集中在上模。但是該現有技術存在一些問題，比如金屬在模具型腔裡直衝流動，力度較弱，而且料流無法實現旋轉，焊合質量較差；擠出的管材有焊合縫，後續螺旋扭轉時內部容易出現裂紋，直接影響換熱器的使用壽命；上模的結構複雜，加工難度大，生產成本高；所以它不適合用來一次性擠壓成形帶有內螺旋孔的空心管材。本發明通過釆用上、中、下模三件式模具設計，降低了模具的加工製作難度，而且扇形分流孔和傾斜式分流橋能夠促使金屬料流實現旋轉，改善了金屬的焊合效果，降低出料管坯的扭轉力，有效地提高了多孔型鎂合金內螺旋管的生產效率。
發明內容
本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種多孔型鎂合金內螺旋管熱擠壓模具，能夠一次成型製備七孔型鎂合金內螺旋管。
本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括上模、中模和下模，其中上模、中模和下模依次套接，上模、中模和下模均為圓盤結構，上模和中模之間以及中模和下模之間分別設有止口、定位銷和螺栓固定。
所述的上模包括上進料端面和與其相對的上出料端面，其中上出料端面與中模套接。
所述的上進料端面上沿周向以上進料端面中心為圓心呈中心對稱地設有六個相同形狀的分流橋，每兩個相鄰的分流橋之間形成呈周向旋轉的分流孔。
所述的分流橋與分流孔均勻分布於上進料端面上，分流孔的橫截面為不對稱扇形形狀，分流橋為傾斜式分流橋。
所述的上出料端面上設有芯杆，該芯杆嵌固於上模上。
所述的芯杆具體位於上出料端面的中心。
所述的中模的中部沿周向設有六個懸臂式芯頭，在擠壓時形成螺旋管坯圓周方向分布的六個螺旋孔。
所述的懸臂式芯頭為朝下模方向的"1 "字形下垂結構，該懸臂式芯頭的根部直徑大於懸臂式芯頭的尾部直徑。
所述的懸臂式芯頭的尾部呈圓柱形。
所述的下模包括下進料端面和與之相對的下出料端面，其中下進料端面與中模套接。
所述的下進料端面上設有焊合腔和成型腔，其中焊合腔和成型腔由上而下依次設置於下進料端面上。
所述的焊合腔為與下進料端面同心的環狀結構，焊合腔的深度為15 25rnm;
所述的成型腔為與下進料端面同心的環狀結構，成型腔的工作帶長度為8 12mm。所述的下出料端面上設有錐形空刀，該錐形空刀的斜角為3。 8° 。與現有技術相比，本發明的上模採用螺旋供流方式，顯著降低了管材在擠出
時由螺旋專用設備進行管坯螺旋成型的阻力；下模採用圓形焊合腔，有利於塑性流動的鎂合金料在焊合腔內進行旋轉焊合。同時，在成型腔工作帶的作用下保證了金屬在擠出焊合腔時的尺寸精度，而且模具結構對稱性好，減少了料流的不均勻性，避免了鎂合金料在形成螺旋孔徑時造成管壁開裂。通過本發明模具製備生產效率高，廢料少，質量良好，更加有利於適應連續生產的要求。
圖l為本發明模具的分解圖；圖2為本發明模具的組裝圖；圖3為本發明上模的外形圖；圖4為本發明中模的外形圖；圖5為本發明下模的外形圖；圖6為本發明模具的底視圖7為本發明涉及的鎂合金內螺旋管的立體圖，其中圖7a為鎂合金內螺旋管，圖7b為螺旋流動示意圖中l上模、2中模、3下模、4止口、 5定位銷、6螺栓、7上進料端面、8上出料端面、9分流橋、IO分流孔、ll芯杆、12芯頭、13芯頭根部、14芯頭尾部、15下進料端面、16下出料端面、17焊合腔、18成型腔、19錐形空刀。
具體實施例方式
下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。
如圖l、圖2所示，本實施例包括上模l、中模2和下模3，其中上模l、中模2和下模3依次套接，上模l、中模2和下模3均為圓盤結構，上模l和中模2之間以及中模2和下模3之間分別設有止口 4、定位銷5和螺栓6固定。
如圖2和圖3所示，所述的上模1包括上進料端面7和與其相對的上出料端面8，其中上出料端面8與中模2套接。
所述的上進料端面7上沿周向以上進料端面7中心為圓心呈中心對稱地設有六個相同形狀的分流橋9，每兩個相鄰的分流橋9之間形成呈周向旋轉的分流孔10;
所述的分流橋9與分流孔10均勻分布於上進料端面7上，分流孔10的橫截
面為不對稱扇形形狀，分流橋9為傾斜式分流橋9。
所述的上出料端面8上設有芯杆11，該芯杆11嵌固於上模1上。所述的芯杆11具體位於上出料端面8的中心。
如圖4所示，所述的中模2的中部沿周向設有六個懸臂式芯頭12，在擠壓時
形成螺旋管坯圓周方向分布的六個螺旋孔；
所述的懸臂式芯頭12為朝下模3方向的"n "字形下垂結構，該懸臂式芯頭12的根部13直徑大於懸臂式芯頭12的尾部14直徑。
所述的懸臂式芯頭12的尾部14呈圓柱形。
如圖5和圖6所示，所述的下模3包括下進料端面15和與之相對的下出料端面16，其中下進料端面15與中模2套接。
所述的下進料端面15上設有焊合腔17和成型腔18，其中焊合腔17和成型腔18由上而下依次設置於下進料端面15上。
所述的焊合腔17為與下進料端面15同心的環狀結構，焊合腔17的深度為20mm;所述的成型腔18為與下進料端面15同心的環狀結構，成型腔18的工作帶長度為10mm。
所述的下出料端面16上設有錐形空刀19，該錐形空刀19的斜角為5° 。如圖7所示，本實施例所述模具製備所得的鎂合金內螺旋管，其內孔分布均勻一致，比傳統使用的光面管換熱器換熱面積增大了50%以上，而且螺旋流動的換熱介質擾動了管壁上的滯流層(傳熱膜)，減小了流體接觸熱阻，提高了換熱效率，起到了節能的效果。這些功效與模具的設計製作關係密切，它解決了螺旋管生產中的供流問題，模具的分流橋設計有效促使了金屬沿周向旋轉流動，提高了產品的生產效率。
權利要求
1、一種多孔型鎂合金內螺旋管熱擠壓模具，包括上模、中模和下模，其中上模、中模和下模依次套接，其中上模、中模和下模均為圓盤結構，上模和中模之間以及中模和下模之間分別設有止口、定位銷和螺栓固定，其特徵在於所述的上模包括上進料端面和與其相對的上出料端面，其中上出料端面與中模套接；所述的中模的中部沿周向設有六個懸臂式芯頭；所述的下模包括下進料端面和與之相對的下出料端面，其中下進料端面與中模套接。
2、 根據權利要求1所述的多孔型鎂合金內螺旋管熱擠壓模具，其特徵是， 所述的上進料端面上沿周向以上進料端面中心為圓心呈中心對稱地設有六個相 同形狀的分流橋，每兩個相鄰的分流橋之間形成呈周向旋轉的分流孔。
3、 根據權利要求2所述的多孔型鎂合金內螺旋管熱擠壓模具，其特徵是，所述的分流橋與分流孔均勻分布於上進料端面上，分流孔的橫截面為不對稱扇形 形狀，分流橋為傾斜式分流橋。
4、 根據權利要求2或3所述的多孔型鎂合金內螺旋管熱擠壓模具，其特徵 是，所述的上出料端面上設有芯杆，該芯杆嵌固於上模上。
5、 根據權利要求4所述的多孔型鎂合金內螺旋管熱擠壓模具，其特徵是， 所述的芯杆具體位於上出料端面的中心。
6、 根據權利要求1所述的多孔型鎂合金內螺旋管熱擠壓模具，其特徵是， 所述的懸臂式芯頭為朝下模方向的""l "字形下垂結構，該懸臂式芯頭的根部直 徑大於懸臂式芯頭的尾部直徑。
7、 根據權利要求1所述的多孔型鎂合金內螺旋管熱擠壓模具，其特徵是， 所述的下進料端面上設有焊合腔和成型腔，其中焊合腔和成型腔由上而下依次 設置於下進料端面上。
8、根據權利要求7所述的多孔型鎂合金內螺旋管熱擠壓模具，其特徵是， 所述的焊合腔為與下進料端面同心的環狀結構，焊合腔的深度為15 25rran。
9、根據權利要求7所述的多孔型鎂合金內螺旋管熱擠壓模具，其特徵是，所述的成型腔為與下進料端面同心的環狀結構，成型腔的工作帶長度為8 12mm。
10、根據權利要求1或7或8所述的多孔型鎂合金內螺旋管熱擠壓模具，其特徵是，所述的下出料端面上設有錐形空刀，該錐形空刀的斜角為3。 8° 。
全文摘要
一種模具加工技術領域的多孔型鎂合金內螺旋管熱擠壓模具，包括上模、中模和下模，其中上模、中模和下模依次套接，上模、中模和下模均為圓盤結構，上模和中模之間以及中模和下模之間分別設有止口、定位銷和螺栓固定。本發明的上模採用螺旋供流方式，顯著降低了管材在擠出時由螺旋專用設備進行管坯螺旋成型的阻力；下模採用圓形焊合腔，有利於塑性流動的鎂合金料在焊合腔內進行旋轉焊合。同時，在成型腔工作帶的作用下保證了金屬在擠出焊合腔時的尺寸精度，而且模具結構對稱性好，減少了料流的不均勻性，避免了鎂合金料在形成螺旋孔徑時造成管壁開裂。通過本發明模具製備生產效率高，廢料少，質量良好，更加有利於適應連續生產的要求。
文檔編號B21C25/02GK101633009SQ200910054899
公開日2010年1月27日 申請日期2009年7月16日 優先權日2009年7月16日
發明者丁文江, 峻 嚴, 吳國華, 姚真裔, 林志壎, 蔣海燕, 郭言炎 申請人:上海交通大學;上海美格力輕合金有限公司