一种热挤压模具及由其制成的嵌丝复合板材的制作方法

本发明涉及一种热挤压模具及由其制成的复合板材，特别涉及一种线性嵌入结构复合板材及其所用热挤压模具。

背景技术：

金属板材是现代工业中的重要结构型材，在航空、航天、运输与通讯等领域应用广泛。近年来，轻质合金板材更受到了广泛青睐，如镁合金板材与铝合金板材等，在汽车车身、手机以及笔记本电脑壳体的设计与使用中愈加重要。然而，随着对金属板材，特别是轻质合金板材的批量化投产，工程领域对结构板材的力学性能要求越来越高，单一金属板材已受到严峻考验，需要通过结构的复合化改善其力学性能。以镁合金为例，镁合金复合材料的力学性能相比单一镁合金改善显著，但由于镁合金自身塑性较差，添加增强相后的塑性加工能力并不理想，基本无法通过热挤压等方法成型较薄板材投入生产应用，因此，复合板材的成型仍困难重重。

热挤压是目前板材成型的重要压力加工方法，适合于镁合金与铝合金等板材的近终成型。但是，现有的热挤压模具结构相对固定，基本由分流/导流与成型模组成，能够完成单一合金材料的板材成型，复合结构的合金板材仍没有合适的模具结构挤压成型。因此，需要设计一种热挤压模具在控制轻量化基础上生产复合板材，对包括镁材和铝材等轻质结构型材的力学性能进行改善。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能够制成嵌入金属丝料的复合板材且便于加工、操作与拆卸的热挤压模具及由其制成的嵌丝复合板材，以提高制成的复合板材强度、韧性和力学性能的稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于复合板材的热挤压模具，包括送丝模和紧固在送丝模两端的导流模和成型模；所述送丝模进料侧与所述导流模出料侧相接，所述送丝模出料侧和成型模进料侧相接；所述导流模、送丝模和成型模通过紧固件紧固。

所述导流模包括包括进料面、出料面和两个贯通进料面和出料面的导流模分流孔；所述导流模的出料面的中心位置设有长凹槽；长凹槽一端延伸形成导流模侧壁上的通孔。

所述送丝模包括进料面和出料面和嵌入送丝模的中心位置的送丝镶块；所述送丝镶块两端分别伸出进料面和出料面，且与长凹槽结合形成作为入口的通孔、送丝镶块的出料面一端为作为出口的若干插槽；所述进料面上设有两个在送丝镶块上下两侧且与导流模分流孔对齐的送丝模分流孔；出料面设有与送丝模分流孔连通的沉孔。

所述成型模包括进料面和出料面；所述进料面设置有焊合室；所述焊合室内设置有成型孔，所述成型模出料面设置有与成型孔连通的空刀；所述焊合室的面积小于所述沉孔面积。

所述送丝模进料面和所述导流模出料面紧贴，且所述送丝模分流孔与导流模分流孔形状尺寸一致。

送丝模分流孔与导流模分流孔呈矩形，且上下对称分布。

所述送丝镶块内设置有两开口分别伸出进料面和出料面的送丝腔，形状为接近90°的弧形通道。

所述的送丝腔至少有六条，且相互平行等间距。

所述送丝镶块上设有若干销孔，通过销钉与所述导流模长凹槽内的若干销孔连接固定。

所述送丝模出料面和成型模进料面紧贴。

所述导流模、送丝模和成型模上分别设有若干对称分布的且相互对齐的导流模销孔、送丝模销孔与成型模销孔，销钉贯穿于其中而紧固导流模、送丝模和成型模。

所述送丝模出料面和成型模上设有若干对称分布且相互对齐的送丝模螺孔与成型模螺孔，通过与螺钉配合而紧固送丝模和成型模。

按照本发明另一方面，还提供一种采用上述模具制成的复合板材，该板材包括基板和嵌入有金属丝料，通过送丝模和紧固在送丝模两端的导流模和成型模使金属丝料的延伸方向与基板的挤压方向一致，其中金属丝料的数量为至少六根，在基板中心面呈直线等间距排布；基板为镁合金、铝合金或钢材材料，金属丝料为刚性弹簧钢丝。

与现有技术相比，本发明提供的用于复合板材的热挤压模具在传统热挤压模具基础上，增加了送丝模与送丝镶块，且导流模侧面为送丝镶块预留了通孔，方便完成热挤压过程中的金属丝料输送工作，从而由该模具制成的线性嵌入结构复合板材通过在基板中连续送入的金属丝料，直接形成嵌入式复合结构板材，其强度与韧性同时提高；送丝镶块采用独立设计结构，便于加工、操作与拆卸，通过调整镶块结构可调整复合板材结构；送丝模出料面设有面积大于焊合室的沉孔，能够对板材基体预焊合，进而促进焊合室内的基体结合。此外，送丝镶块的送丝腔相互平行且等间距，使得嵌入基板的金属丝料等间距排布，保证了复合板材力学性能的稳定性。热挤压模具采用分流与焊合结构，导流模分流孔与送丝模分流孔数量、尺寸与位置均一致，保证了板材基体挤压流动的连续性。而且，导流模、送丝模与成型模均开设有销孔与螺孔，位置对称，避开了模具边缘过窄位置，既保证模具强度，也方便模具间的固定与拆卸。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的热挤压模具的剖面图。

图2为如图1所示的热挤压模具的导流模进料面结构图。

图3为如图1所示的热挤压模具的导流模出料面结构图。

图4为如图1所示的热挤压模具的送丝模进料面结构图。

图5为如图1所示的热挤压模具的送丝模出料面结构图。

图6为如图1所示的热挤压模具中送丝镶块结构图。

图7为如图1所示的热挤压模具的成型模进料面结构图。

图8为如图1所示的热挤压模具的成型模出料面结构图。

图9为如图1所示的热挤压模具制成的线性嵌入结构镁合金复合板材结构图。

具体实施方式

下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。

图1示出了根据本发明的一个实施例的一种用于生产线性嵌入结构镁合金复合板材的热挤压模具，包括送丝模2和紧固在送丝模2两端的导流模1和成型模3。送丝模2两端的进料面201和出料面202分别紧贴在导流模1和成型模3上。

图2和图3示出了图1所示的模具的导流模1。导流模1上设有四个平行于模具的纵长方向100的通孔，分别为两个导流模分流孔11与两个导流模销孔12。优选地，导流模分流孔11呈矩形，上下对称分布，从而导致两个导流模分流孔11之间形成分流桥13，从而在使用时留出在基体中插入钢丝的空间，方便完成挤压过程中的金属丝料输送工作；导流模销孔12远离导流模1的中心位置对称分布。

如图2和图3所示，导流模1包括垂直于模具的纵长方向100的进料面101和出料面102，该出料面102与送丝模2的进料面201结合。导流模1的出料面102如图3所示，其中心位置设有水平长凹槽14，水平长凹槽14呈矩形，其内设有两个销孔141；长凹槽14一端延伸形成用于送丝的通孔142，便于输送金属丝料。

图4和图5示出了图1所示的模具的送丝模2，其包括两个与导流模销孔12沿纵长方向100对齐且贯通送丝模2两端的进料面201和出料面202的送丝模销孔22。如图4所示，送丝模2的进料面201设有两个与导流模分流孔11沿纵长方向100对齐的送丝模分流孔21。送丝模分流孔21的形状为矩形，且上下对称分布，送丝模销孔22远离导流模1的中心位置对称分布。送丝模分流孔21与导流模分流孔11数量、尺寸及位置都相一致，保证了镁合金基体挤压流动的连续性。

如图5所示，送丝模2的出料面202设有与送丝模分流孔21连通的沉孔24。送丝模出料面202四周设置有两个对称分布的送丝模螺孔25；

如图1、图4和图5所示，送丝模2的中心位置嵌入一个设置在送丝模分流孔21之间且两端伸出送丝模的进料面201和出料面202的送丝镶块23，用以完成挤压过程中的丝料输送工作。送丝镶块23的具体结构如图6所示。送丝镶块23上设有送丝腔231与两个销孔232。送丝腔231数量为六条，形状为方向接近弯曲90°的弧形通道，方便金属丝料在腔体内传送，即金属丝料从模具侧面送入，经弯曲改道后从镁合金基体挤压方向送出，并与镁基体焊合成型。送丝镶块的送丝腔相互平行且等间距，使得嵌入基板的金属丝料等间距排布，保证了板材力学性能的稳定性。送丝镶块23与水平长凹槽14位置匹配，从而送丝镶块23可与长凹槽14结合形成通孔142为入口、送丝镶块23的出料面203一端为出口的插槽。送丝镶块23上的销孔232与导流模1的水平长凹槽销孔141沿纵长方向100对齐，可通过销钉连接固定。送丝镶块23采用独立设计结构，便于加工、操作与拆卸，通过调整镶块结构可调整镁合金复合板材结构。

图7和图8示出了图1所示的模具的成型模3。成型模3包括垂直于模具的纵长方向100的进料面301和出料面302，该进料面301与送丝模2的出料面102结合。如图7所示，成型模3的进料面301的中心设置有横截面积小于沉孔14的焊合室31，能够对镁合金基体预焊合，进而促进焊合室31内的基体结合。焊合室31四周设有两个与送丝模销孔12沿纵长方向100对齐的成型模销孔32与两个与送丝模螺孔15沿纵长方向100对齐的成型模螺孔33，焊合室31内设置有成型孔34，用于将基体挤压成基板的形状。

如图8所示，成型模3出料面302设置有与成型孔34连通的空刀35，从而保证基板顺利通过并保证基板质量。

在本实施例中，复合板材的热挤压模具的安装及使用方法参照图1、图3-4所示。导流模销孔12、送丝模销孔22与成型模销孔32沿模具纵长方向100对齐，通过销钉4将导流模、送丝模和成型模紧固；送丝镶块23上的销孔232与导流模1的水平长凹槽14的销孔141沿纵长方向100对齐，通过销钉6将送丝镶块23和导流模1连紧固；送丝模螺孔25与成型模螺孔33沿模具纵长方向100对齐，过螺钉5将送丝模2和成型模3紧固，避开了模具边缘过窄位置，既保证模具强度，也方便模具间的紧固。由此完成了热挤压模具的固定安装。使用模具生产镁合金复合板材时，镁合金基体受到挤压，依次通过导流模1、送丝模2和成型模3。镁合金基体流入导流模1的上下两个分流孔，在通过送丝模2的过程中，刚性弹簧钢丝8通过通孔142从模具侧面送入到上下分流孔之间，方便完成挤压过程中的金属丝料输送工作，经弯曲改道后从镁合金基体挤压方向送出，并与上下两侧的镁合金基体焊合成型形成镁合金基板7。

如图9所示，本发明还提供了由上述模具制造出的一种新型镁合金复合板材，包括镁合金基板7与嵌入的刚性弹簧钢丝8，刚性弹簧钢丝8的延伸方向与镁合金基板7的挤压方向一致，数量为六根。刚性弹簧钢丝8在镁合金基板7中心面呈直线等间距排布，保证了板材力学性能的稳定性。本发明通过在镁合金基板1中连续送入线性刚性弹簧钢丝8，直接成型嵌入式复合结构镁合金板材，其强度与韧性同时提高。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。比如本发明并不局限于镁合金材料作为基板，任何材料在成型性能允许的情况下，均可通过上述模具结构获得复合薄型板材，如铝合金、钢材等，但是，像陶瓷本身成型性差，也不存在挤压成板材的可能性，因而不适用于本发明。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本创新发明专利的权利要求保护范围。