热加工用组合模具的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种组合模具，具体涉及一种热加工用组合模具。
【背景技术】
[0002]目前，铜及铜合金等有色金属热加工(热挤压)采用的模具通常由模芯和一层模套组成，模芯材料为金属陶瓷材料或硬质合金材料，存在以下不足:一是，模芯入口夹角小，定径带长度偏长，热挤压时被挤压金属的流动性差，阻力大；二是，模芯出口通常为直通型，以热挤压黄铜棒为例，析出的锌灰易附着在出口处，从而划伤黄铜棒表面，严重影响产品表面质量；三是，模套不能重复使用；四是，模芯材料的热震性和耐磨性欠理想，在热挤压时易产生热裂纹，既影响模芯使用寿命又影响产品表面质量。总之，现有技术的热加工用模具，无论是镶套方式还是模芯材料均有待进一步改进。
[0003]CN202316622U公开了一种压缩机用高锰钢平衡块制造模具，其技术方案所要解决的技术问题是压缩机用高锰钢平衡块的冷挤压成型问题，由于其模芯入口段偏长，高锰钢在冷挤压过程中摩擦力大，对模具的磨损大；再加之模芯入口夹角太小，冷挤压时被挤压高锰钢的流动性差，阻力大，亦影响模具的使用寿命；此外，其镶套方式有待进一步改进，如热挤压采用此种镶套方式，在热挤压过程中模芯易被从模套中挤出而失效；与此同时，由于选用的模芯材料不佳，导致模芯的耐磨性差。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种镶套操作简单方便，具有良好的热稳定性及优异的耐磨性，使用寿命长的热加工用组合模具。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下:热加工用组合模具，由模芯、内模套和外模套组成；其中，所述内模套镶套在模芯外，所述外模套镶套在内模套外。模芯内、外模套采用二层模套的双重预应力结构，不仅提高了模芯在热挤压过程中的抗张强度，使得模芯的使用寿命大大延长，而且使模套可多次重复使用，既节约了模具材料，又提高了生产效率。
[0006]进一步，所述模芯设有入口圆锥段、定径带和出口圆锥段，入口圆锥段夹角α =90?120° (优选100?110° )，定径带长度为3?12mm (优选4?8_)，出口圆锥段夹角β=42?68° (优选50?65° )，且入口圆锥段、定径带和出口圆锥段之间均为圆弧过渡。入口圆锥段夹角采用α =90?120°，既可改善被热挤压金属的流动性，降低热挤压阻力，又可有效防止被热挤压金属的氧化皮被带入定径带而划伤产品，影响产品质量；出口圆锥段夹角选用β =42?68°，以热挤压黄铜棒为例，既可保证模芯的强度，又能有效预防析出的锌灰易附着在出口处，从而划伤黄铜棒表面，影响产品质量。
[0007]进一步，所述模芯与内模套之间，内模套与外模套之间均为过盈配合，且模芯与内模套之间的过盈量大于内模套与外模套之间的过盈量。在热挤压过程中，模芯与内模套之间的温度高于内模套与外模套之间的温度，内模套的膨胀量大于外膜套的膨胀量，同时，在相同温度下，模芯材料的热膨胀系数小于内模套材料的热膨胀系数，所以模芯与内模套之间的过盈量需要大于内模套与外模套之间的过盈量，避免模芯从内模套中脱出。
[0008]进一步，所述模芯与内模套之间的过盈量为4.0?5.5%。(优选4.5?5.3%0)，内模套与外模套之间的过盈量为2.0?3.0%。(优选2.3?2.9%。)。模芯与内模套之间过盈量的选择依据是:比如当氮化硅复合陶瓷材料作为模芯时，其30?1000°C下的线膨胀系数为3.3X10_7°C，当HD热作模具钢作为模套时，在30?750°C下的线膨胀系数为
12.473X10_6/°C，由于模芯与内模套的线膨胀系数相差较大，若模芯与内模套之间的过盈量小于4.0%。，则在热挤压过程中，内模套无法包裹住模芯，导致模芯从内模套中脱出而失效；若模芯与内模套之间的过盈量大于5.5%。，一是不好镶套，二是可能导致内模套炸裂。内模套与外模套之间过盈量的选择依据是:通过在工厂长期使用对比得出，内模套与外模套之间的过盈量在2.0?3.0%。比较合适，既便于镶套操作，又能满足工艺要求，同时，便于模芯和内模套从外模套中取出，使得外模套可重复使用。
[0009]进一步，所述模芯的材质为氮化硅复合陶瓷。氮化硅复合陶瓷材料具有强度高，耐磨性好，热膨胀系数低，抗热震性好，高温抗氧化性好，不粘料，使用寿命为热作模具钢的60倍以上等优点，可大幅提高产品质量和生产效率。
[0010]进一步，所述内模套和外模套的材质为HD热作模具钢。HD热作模具钢的高温强韧性、高温硬度、热稳定性、抗热疲劳性等较好，热处理变形微小，使用寿命比3Cr2W8V钢高出2倍以上。模芯与内、外模套选择不一样的材质是因为，比如氮化硅复合陶瓷这样的模芯材料虽然具有前述优点，但是模芯的高温韧性不理想，故需在模芯外镶套内、外模套，一是利用如HD热作模具钢较好的高温强韧性，二是模芯与内模套，内模套与外模套之间均为过盈配合，通过双重预应力对模芯产生装配应力，大大提高了模芯的承载能力，也就是间接增强了模芯的高温韧性。
[0011]本实用新型具有下列优点:热震性、耐磨性和高温抗氧化性好，模芯不易开裂，其使用寿命，即单模产量为目前使用的金属陶瓷模具的2.4倍左右，提高了生产效率、产品质量及产品精度，节约了生产成本。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型实施例的结构示意图；
[0013]图2是图1所示实施例的俯视图；
[0014]图3是图1所示实施例的模芯的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。
[0016]以下所述本实用新型实施例的模芯为内孔直径6.2mm、模芯外径22mm、模芯高12mm的圆模。
[0017]实施例1
[0018]如图1?3所示，热加工用组合模具，由模芯1、内模套2和外模套3组成；其中，所述内模套2镶套在模芯I外，所述外模套3镶套在内模套2外。所述模芯I设有入口圆锥段11、定径带12和出口圆锥段13，入口圆锥段11夹角α=110°，定径带12长度为4mm，出口圆锥段13夹角β=64°，且入口圆锥段11、定径带12和出口圆锥段13之间均为圆弧过渡。所述模芯I与内模套2，内模套2与外模套3之间均为过盈配合，且模芯I与内模套2之间的过盈量5.3%。大于内模套2与外模套3之间的过盈量2.3%。。所述模芯I的材质为氮化硅复合陶瓷，所述内模套2和外模套3的材质为HD热作模具钢。
[0019]将本实施例热加工用组合模具用于热挤压直径6.2mm的锌白铜高精密棒，单模产量为 2370kg。
[0020]实施例2
[0021]如图1?3所示，热加工用组合模具，由模芯1、内模套2和外模套3组成；其中，所述内模套2镶套在模芯I外，所述外模套3镶套在内模套2外。所述模芯I设有入口圆锥段11、定径带12和出口圆锥段13，入口圆锥段11夹角α=100°，定径带12长度为5mm，出口圆锥段13夹角β=55°，且入口圆锥段11、定径带12和出口圆锥段13之间均为圆弧过渡。所述模芯I与内模套2，内模套2与外模套3之间均为过盈配合，且模芯I与内模套2之间的过盈量4.8%。大于内模套2与外模套3之间的过盈量2.9%。。所述模芯I的材质为氮化硅复合陶瓷，所述内模套2和外模套3的材质为HD热作模具钢。
[0022]将本实施例热加工用组合模具用于热挤压直径6.2mm的锌白铜高精密棒，单模产量为 2127kg。
[0023]对比例I
[0024]采用现有技术金属陶瓷模具，即模芯为金属陶瓷材料，具有单层模套的模具，热挤压直径6.2mm的锌白铜高精密棒，总体平均单模产量为1000kg。
[0025]由实施例1、2和对比例I进行比较可知，本实用新型热加工用组合模具的使用寿命，即单模产量为目前使用的金属陶瓷模具的2.4倍左右，提高了生产效率、产品质量及产品精度，节约了生产成本。
[0026]本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本实用新型权利要求及其等同技术方案的范围之内，则这些修改和变型也在本实用新型的保护范围之内。
[0027]说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。
【主权项】
1.热加工用组合模具，其特征在于:由模芯、内模套和外模套组成；其中，所述内模套镶套在模芯外，所述外模套镶套在内模套外。
2.根据权利要求1所述热加工用组合模具，其特征在于:所述模芯设有入口圆锥段、定径带和出口圆锥段，入口圆锥段夹角α =90?120°，定径带长度为3?12mm，出口圆锥段夹角β =42?68°，且入口圆锥段、定径带和出口圆锥段之间均为圆弧过渡。
3.根据权利要求1或2所述热加工用组合模具，其特征在于:所述模芯与内模套之间，内模套与外模套之间，均为过盈配合，且模芯与内模套之间的过盈量大于内模套与外模套之间的过盈量。
4.根据权利要求3所述热加工用组合模具，其特征在于:所述模芯与内模套之间的过盈量为4.0?5.5%。，内模套与外模套之间的过盈量为2.0?3.0%。。
5.根据权利要求1或2所述热加工用组合模具，其特征在于:所述模芯的材质为氮化硅复合陶瓷。
6.根据权利要求3所述热加工用组合模具，其特征在于:所述模芯的材质为氮化硅复合陶瓷。
7.根据权利要求4所述热加工用组合模具，其特征在于:所述模芯的材质为氮化硅复合陶瓷。
8.根据权利要求1或2所述热加工用组合模具，其特征在于:所述内模套和外模套的材质为HD热作模具钢。
9.根据权利要求3所述热加工用组合模具，其特征在于:所述内模套和外模套的材质为HD热作模具钢。
10.根据权利要求4所述热加工用组合模具，其特征在于:所述内模套和外模套的材质为HD热作模具钢。
【专利摘要】热加工用组合模具，由模芯、内模套和外模套组成；其中，所述内模套镶套在模芯外，所述外模套镶套在内模套外。所述模芯设有入口圆锥段、定径带和出口圆锥段。所述模芯与内模套，内模套与外模套之间均为过盈配合，且模芯与内模套之间的过盈量大于内模套与外模套之间的过盈量。本实用新型热加工用组合模具热震性、耐磨性和高温抗氧化性好，模芯不易开裂，其使用寿命，即单模产量为目前使用的金属陶瓷模具的2.4倍左右，提高了生产效率、产品质量及产品精度，节约了生产成本。
【IPC分类】B21C25-02
【公开号】CN204564808
【申请号】CN201520283649
【发明人】伍正人, 胡衡, 孙青乐, 贺跃兵, 康益群
【申请人】冷水江市明玉陶瓷工具有限责任公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月6日