一种挤压铜合金的连续挤压装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及铜合金连续挤压技术及设备。一种挤压铜合金的连续挤压装置，涉及腔体，腔体内安装有模具，模具与支撑零件接触，模具的进料端带有促流角，模具的出料端带有定径带，定径带的终端靠在模具与支撑零件的端面上，支撑零件端面上开设有凹槽，支撑零件的凹槽与模具端面形成冷却喷嘴，支撑零件还包含有一个与冷却喷嘴相互配合的冷却通道，冷却介质经由冷却通道后通过喷嘴射出，在挤压产品与定径带分离位置开始冷却模具定径带端面和产品。模具结构及冷却方法不但解决了产品表面白点问题和模具粘模问题，还可以在模具出模口后立即对产品进行冷却，缩短产品再结晶时间，得到细晶粒组织，提高产品的抗拉强度、屈服强度和硬度。
【专利说明】一种挤压铜合金的连续挤压装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及有色金属连续挤压技术，尤其是铜合金连续挤压技术及设备，用于各种有色金属型材、线材、铜扁线、铜排、黄铜材及其它有色金属及合金的的连续挤压生产制造。
【背景技术】
[0002]现有的连续挤压挤压机，在挤压黄铜等含有锌等低熔点元素的合金时，由于锌等低熔点合金熔点和沸点比较低，因此在挤压产品出模具时温度高于低熔点元素的沸点时，该合金元素会以气体形式溢出并凝结在模具口，使得模具口的尺寸逐渐变小，因此导致挤压出来的产品表面光洁度很快就变差，挤压出来的产品尺寸也逐渐变小，这一现象在黄铜热挤压行业内叫做“粘模”，粘模是目前黄铜连续挤压的技术瓶颈之一。黄铜连续挤压的另一个技术瓶颈是挤压出来的产品表面局部有锌析出，表现在产品上是产品外表面有“白点”。白点的本质性质是黄铜在挤压条件下，坯料温度超过了锌的熔化温度，使得未充分合金化的锌在高温下熔化，并富集到产品表面，在局部形成锌点。粘模和白点使得连续挤压产品尺寸不稳定，产品质量不合格，因此限制了连续挤压技术在黄铜加工领域的应用。
【发明内容】
[0003]本发明为了解决黄铜连续挤压的粘模和白点难题，提供一种挤压铜合金的连续挤压装置，尤其适合应用于黄铜的连续挤压。本发明不但解决了传统连续挤压技术在挤压类似于黄铜这样铜合金时存在的产品质量问题，还大幅度提高了模具的使用寿命，降低生产成本，具有显著的经济效益和社会效益。
[0004]本发明为实现上述目的所采用的技术方案是:一种挤压铜合金的连续挤压装置，涉及腔体，腔体内安装有模具，模具与支撑零件接触，模具的进料端带有促流角，模具的出料端带有定径带，定径带的终端在模具与支撑零件的端面上，支撑零件端面上开设有凹槽，支撑零件的凹槽与模具端面形成冷却喷嘴，支撑零件还包含有一个与冷却喷嘴相互配合的冷却通道，冷却介质经由冷却通道后通过喷嘴射出，在挤压产品与定径带分离位置开始冷却模具定径带端面和产品。
[0005]所述支撑零件采用单一腔体盖，凹槽开设在与模具接触的腔体盖端面上；或者腔体盖和支撑垫组合，支撑垫端面与模具接触，凹槽在与模具接触的支撑垫端面上。
[0006]所述模具由模芯和模具外套过盈装配构成。
[0007]所述促流角的角度β值为20°到60° ;优选30°。
[0008]所述冷却介质采用氮气，冷却水，或者添加有铜抗氧化剂和还原剂的冷却水。
[0009]所述模具采用热作模具钢、硬质合金或者钴基合金制造，优选采用硬质合金和钴基合金。
[0010]所述腔体盖和支撑垫，采用热作模具钢制造，优选Η13钢制造。
[0011]所述冷却通道，从靴座经过支撑零件进入腔体，通过喷嘴，冷却介质直接冷却到模具定径带终端表面和挤压出来的产品。
[0012]所述喷嘴采用半圆形凹槽，凹槽的半径小于2mm，凹槽的数量不少于2个，凹槽在腔体盖上的分布，以模具定径带周边等距分布为佳，凹槽的位置在模具定径带侧端面与腔体盖端面接触的腔体盖端面上。
所述冷却介质的压力不小于0.1MPa，流量不小于20cm3/小时。
[0013]本发明不改变现有连续挤压机原理，经过改进结构，与同类产品相比具有显著的效果:
1.本发明包括腔体、模具、腔体盖等至少三个零件。模具是有一个带有促流角且模具定径带终端在与腔体盖或者模具支撑垫接触的模具端面上；腔体上有冷却通道，在腔体盖或者模具支撑垫与模具定径带接触的端面上有冷却介质喷嘴，冷却介质在挤压产品与模具定径带分离的位置通过喷嘴开始对模具定径带和产品进行喷射冷却。
[0014]利用冷却介质的强力吹扫作用，将气化锌冷凝所产生的聚集在模具定径带附近结晶锌和氧化锌去除，解决模具口处的粘模问题。
[0015]2.本发明把模具定径带设置在靠近腔体盖或支撑垫的端面，可以将冷却介质直接喷射到模具的定径带，因此模具的定径带处温度大幅度降低，可以提高模具的耐磨性和降低产品挤出模具的温度，减少锌析出并提高模具使用寿命，来解决黄铜连续挤压过程中的白点问题。
[0016]3.本发明利用在模具入口增加一个促流角降低挤压变形阻力，进而降低产品挤出模具口的温度，减少锌的洗出。
[0017]4.所述模具采用硬质合金或者钴基合金制造模具时，在硬质合金或者钴基合金外圆应加一个热作模具钢的外套，对模芯施加一个预应力，避免模芯开裂。
[0018]5.所述喷嘴凹槽数量和尺寸不宜过大，否则会影响腔体盖对模具端面的支撑强度，进而影响模具寿命。
6.冷却介质的压力一般不小于0.1MPa，流量不小于20cm3/小时。冷却介质管路上应配有压力或者流量调节阀，以调节冷却强度，冷却强度过大会导致模具和坯料温度过低，导致产品无法挤出，或者导致挤压能耗过大及挤压轮、腔体因挤压力增大和温度上升导致的寿命过低。
[0019]7.所述的模具结构及冷却方法不但解决了产品表面白点问题和模具粘模问题，还可以在模具出模口后立即对产品进行冷却，缩短产品再结晶时间，得到细晶粒组织，提高产品的抗拉强度、屈服强度和硬度。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明铜合金连续挤压装置图；
图2为本发明铜合金连续挤压腔体模具和冷却喷嘴结构示意图；
图3为本发明模具结构图；
图4 Ca)为本发明腔体盖结构图，图4 (b)为(a)的A向视图；
图5为本发明支撑零件采用腔体盖和支撑垫的连续挤压装置结构示意图。
[0021 ] 图中，I挤压轮，2主轴，3挤压轮沟槽，4压实轮，5进料导板，6靴座，7腔体基体，8腔体盖，9模具，10挡料块，11促流角，12喷嘴，13模具与腔体盖接合面，14腔体进料口，15冷却水通道，16挤压轮圆柱面，17模芯，18模具外套，19定径带，20支撑垫。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不局限于具体实施例。
[0023]实施例1
如图1所示的一种挤压铜合金的连续挤压装置，旋转挤压轮I安装在主轴2上，由主轴2驱动挤压轮I旋转，坯料送入挤压轮沟槽3，经过压实轮4将坯料压入挤压轮沟槽3，在坯料与挤压轮沟槽3侧壁摩擦力驱动下，坯料经过进料导板5向前运动到挡料块10，在挡料块10的阻挡下，坯料通过腔体进料口 14进入腔体7，通过促流角11经过模具9的定径带19挤压出产品。
[0024]进料导板5安装在腔体7和靴座6之间，用压板固定。挤压轮圆柱面16与腔体基体密封面间留有0.3mm到0.8mm的间隙,保证挤压轮圆柱面16和腔体基体密封面间不会发生直接接触，同时可以有效控制溢料量。
[0025]如图2所示，所述腔体7内安装有模具9，通过腔体盖8固定，腔体盖8与腔体7之间，用螺钉固定，组装好的腔体安装在靴座6内。
[0026]如图3所示，模具9由模芯17和模具外套18组成，模芯17和模具外套采用适量的过盈配合，以避免模具在工作压力下开裂。模具9的模芯17上有促流角11，促流角进料口比出料口直径大，形成渐缩形，以降低挤压力和坯料挤压出模具的温度。促流角11的角度β值30°。
[0027]如图4所示，在腔体盖8上有凹槽，腔体盖和模具装配后，凹槽形成喷嘴12，喷嘴12为圆弧形凹槽，在模具定径带19圆周方向均匀分布。喷嘴12喷出的冷却水通过靴座孔直接回到产品冷却水槽内。
[0028]模具定径带19的终端在模具与腔体盖结合面13上，可以将冷却介质直接冷却冷却到模具的定径带端面，因此模具的定径带19处温度大幅度降低，可以提高模具9的耐磨性和降低产品出模具的温度，减少锌析出并提高模具使用寿命，来解决黄铜连续挤压过程中的白点问题。
[0029]实施例2
如图5所示的一种挤压铜合金的连续挤压装置，基本结构与实施例1相同，不同的是为了使得支撑零件得到通用，支撑零件采用腔体盖与支垫组合结构，在腔体盖8和模具9之间增加一个支撑垫20，将原来在腔体盖上的喷嘴12凹槽制造在支撑垫上。
[0030]采用上述实施例1和2的铜合金连续挤压装置，在250型连续挤压机上，以直径8mm的H62、H65黄铜园杆，腔体7采用GH4169镍基高温合金，挡料块10采用热作模具钢，模芯17采用钴基合金，模具外套18采用H13热作模具刚，促流角β为30°，模具定径带长度为2mm,实现了黄铜扁线1.45mmX6.4mm电源插头扁线的挤压生产，同时还实现了拉链扁线、拉链上止、下止Y形异型材的挤压，并已经应用于工业化生产，彻底解决了黄铜连续挤压过程中的粘模和白点技术难题，取得了很好的经济效益和设备效益。
【权利要求】
1.一种挤压铜合金的连续挤压装置，腔体内安装有模具，模具与支撑零件接触，其特征是:模具的进料端带有促流角，模具的出料端带有定径带，定径带的终端在模具与支撑零件的端面上，支撑零件端面上开设有凹槽，支撑零件的凹槽与模具端面形成冷却喷嘴，支撑零件还包含有一个与冷却喷嘴相互配合的冷却通道，冷却介质经由冷却通道后通过喷嘴射出，在挤压产品与定径带分离位置开始冷却模具定径带端面和产品。
2.根据权利要求1所述的一种挤压铜合金的连续挤压装置，其特征是:所述支撑零件采用单一腔体盖，凹槽开设在与模具接触的腔体盖端面上；或者腔体盖和支撑垫组合，支撑垫端面与模具接触，凹槽在与模具接触的支撑垫端面上。
3.根据权利要求1所述的一种挤压铜合金的连续挤压装置，其特征是:所述模具由模芯和模具外套过盈装配构成。
4.根据权利要求1所述的一种挤压铜合金的连续挤压装置，其特征是:所述促流角的角度β值为20°到60° ;优选30°。
5.根据权利要求1所述的一种挤压铜合金的连续挤压装置，其特征是:所述冷却介质采用氮气，冷却水，或者添加有铜抗氧化剂和还原剂的冷却水。
6.根据权利要求1所述的一种挤压铜合金的连续挤压装置，其特征是:所述模具采用热作模具钢、硬质合金或者钴基合金制造，优选采用硬质合金和钴基合金。
7.根据权利要求1所述的一种挤压铜合金的连续挤压装置，其特征是:所述腔体盖和支撑垫，采用热作模具钢制造，优选Η13钢制造。
8.根据权利要求1所述的一种挤压铜合金的连续挤压装置，其特征是:所述冷却通道，从靴座经过支撑零件进入腔体，通过喷嘴，冷却介质直接冷却到模具定径带终端表面和挤压出来的产品。
9.根据权利要求1所述的一种挤压铜合金的连续挤压装置，其特征是:所述喷嘴采用半圆形凹槽，凹槽的半径小于2mm，凹槽的数量不少于2个，凹槽在腔体盖上的分布，以模具定径带周边等距分布为佳，凹槽的位置在模具定径带侧端面与腔体盖端面接触的腔体盖端面上。
10.根据权利要求1所述的一种挤压铜合金的连续挤压装置，其特征是:所述冷却介质的压力不小于0.1MPa，流量不小于20cm3/小时。
【文档编号】B21C25/02GK104148431SQ201410311337
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】闫志勇, 韩景全, 易飞, 裴久杨, 刘元文, 张旭, 宋宝韫 申请人:大连康丰科技有限公司