一种挤压模具降温系统的制作方法

本发明涉及铝合金挤压制品技术领域，具体涉及的是一种挤压模具降温系统。

背景技术：

随着科学技术的进步，航空航天用铝合金型材正发展为大型化、整体化、薄壁扁宽化、尺寸高精化、形状复杂化、表面高质量化。目前高表面质量的铝合金型材我国仍处于起步阶段，高表面质量铝合金型材主要依赖进口，处于受制于人的局面。在当前的国际形势下，尽早实现高表面质量铝合金航空型材的国产化有着极重要的战略意义和长远意义。

挤压过程中，因挤压热和摩擦热导致模具温度会不断升高，模具表面所带的金属越来越多，从而导致产品质量不良。目前航空用铝合金型材在挤压过程中存在的表面问题主要有：麻点、麻面、金属豆、以及模具所产生的挤压纹路等缺陷。

因此，如何提高航空用铝合金挤压制品表面质量，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种挤压模具降温系统，对模具组件及型材降温，能够有效提高航空用铝合金挤压制品表面质量。

为解决上述技术问题，本发明提供一种挤压模具降温系统，包括模具组件、用于存储可汽化的液态物质的储液罐，以及用于连通所述模具组件和所述储液罐的输送管道；

其中，所述模具组件的端面开设引流槽，所述输送管道将所述储液罐内的液态物质输送至所述模具组件的引流槽内。

优选地，在上述挤压模具降温系统中，所述模具组件包括相互对接的模具和模垫，所述模垫在与所述模具接触面上开设所述引流槽。

优选地，在上述挤压模具降温系统中，所述引流槽为围绕设置于挤压出口外周的环形闭合流道。

优选地，在上述挤压模具降温系统中，所述模具组件还包括用于引导挤压制品压出方向的挤压导路，所述模具、所述模垫和所述挤压导路延挤压方向依次对接。

优选地，在上述挤压模具降温系统中，所述模具组件还包括套设于所述模具、所述模垫和所述挤压导路的外侧的模支撑，所述模垫和所述模支撑的侧壁上均开设有液体注入孔，且所述液体注入孔连通至所述引流槽。

优选地，在上述挤压模具降温系统中，所述模具、所述模垫和所述挤压导路同轴设置且各自端面相应位置上设置挤压出口。

优选地，在上述挤压模具降温系统中，所述挤压出口为z字型、l型或一字型。

优选地，在上述挤压模具降温系统中，还包括用于控制所述储液罐内液态物质流通量的控制系统。

优选地，在上述挤压模具降温系统中，还包括用于测量挤压制品温度的测温仪以及用于监测所述测温仪数值并传输给所述控制系统的仪表监控系统。

优选地，在上述挤压模具降温系统中，还包括用于排出所述储液罐内残余气体的气液分离系统。

本方案提供了一种用于挤压模具降温系统，包括模具组件、储液罐以及输送管道，其中，储液罐用于存储可汽化的液态物质，输送管道用于连通模具组件和储液罐，模具组件的端面开设引流槽，形成引流槽面。输送管道将储液罐内的液态物质输送至模具组件的引流槽内，液态物质汽化产生冷量，冷量传导至整个模具组件，对模具组件及型材降温，减少模具工作带上粘连的金属，能够有效提高航空用铝合金挤压制品表面质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的挤压模具降温系统对挤压机上挤压制品进行降温的工作示意图；

图2为本发明的模具组件安装在挤压机上的结构示意图；

图3为一种具体实施方式中模具的结构示意图；

图4为一种具体实施方式中模垫的结构示意图；

图5为另一种具体实施方式中模垫的结构示意图；

图6为另一种具体实施方式中模垫的结构示意图。

图中，挤压机1、挤压轴101、挤压筒102、垫片103；模具组件2、模具201、模垫202、环流槽2021、泄流槽2022、挤压导路203、模支撑204、液氮注入孔205；输送管道3；储液罐4；控制系统5；仪表监控系统6；测温仪7；气液分离系统8；铸锭901、挤压制品902。

具体实施方式

本发明核心是提供一种挤压模具降温系统，挤压模具降温系统，对模具组件及型材降温，能够有效提高航空用铝合金挤压制品表面质量。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1-图6，本方案提供了一种用于挤压模具降温系统，包括模具组件2、储液罐4以及输送管道3，其中，储液罐4用于存储可汽化的液态物质，输送管道3用于连通模具组件2和储液罐4，模具组件2的端面开设引流槽，形成引流槽面。输送管道3将储液罐4内的液态物质输送至模具组件2的引流槽内，液态物质汽化产生冷量，冷量传导至整个模具组件2，对模具组件及型材降温，减少模具工作带上粘连的金属，能够有效提高航空用铝合金挤压制品表面质量。

需要说明的是，液态物质为可以汽化的液体，通过汽化产生冷量，对模具组件进行降温。具体可选用液氮或其他稀有气体，利用其低沸点特点，受热蒸发循环间接冷却模具，同时化学性质比较稳定，不容易和其他物质发生反应。

在具体的实施方式中，模具组件2包括相互对接的模具201和模垫202，模垫202在与模具201接触面上开设引流槽。储液罐4中的液态物质通过输送管道3输送至引流槽内，通过引流槽引流至模垫202端面上。具体地，引流槽为围绕设置于挤压出口外周的环形闭合流道。引流槽在端面上分布越均匀，液态物质汽化产生的冷量越能均匀的传输到模垫上。模垫202再与模具201之间进行冷量传递，同时汽化的氮气或其他稀有气体温度也比较低，这样就在模具出口的热成型环节，形成了一个即有冷却作用又有保护作用的氛围。

环形闭合流道包括环流槽2021和泄流槽2022。

进一步地，模具组件2还包括用于引导挤压制品压出方向的挤压导路203，模具201、模垫202和挤压导路203延挤压方向依次对接。

进一步地，模具组件2还包括套设于模具201、模垫202和挤压导路203的外侧的模支撑204，模垫202和模支撑204的侧壁上均开设有液体注入孔，且液体注入孔连通至引流槽。在实际应用中，如应用液氮冷却技术，对现有的模具组中的模垫进行特殊设计和修改，同时为了使液氮导入模垫202内，也需要对模支撑204钻孔，在模垫侧面加工出液氮的引流沟槽，液氮通过外部的钻孔进入模垫。模垫202的引流槽面与模具201直接接触。

具体地，模具201、模垫202和挤压导路203同轴设置且各自端面相应位置上设置挤压出口。挤压出口可以根据实际挤压型材的成型形状设置，具体可为z字型、l型或一字型等各种形状的挤压制品，不局限于文中所述规格、尺寸的挤压制品。挤压出口的数量和布置根据实际需求设计。

本方案提供的挤压模具降温系统还包括控制系统5，用于控制储液罐4开启关闭以及液态物质流通量。输送管道3可采用真空管道，可提高输送效率。

挤压制品温度可以根据挤压不同的阶段自动设置液氮通量来控制，也可以通过设置测温仪直接测量。在大生产中主要采用后者。具体地，本方案提供的挤压模具降温系统还包括用于测量挤压制品温度的测温仪7以及用于监测测温仪7数值并传输给控制系统5的仪表监控系统6。测温仪7具体为红外线测温仪，红外线测温仪对准挤压制品，将挤压制品发射的红外线具有的辐射能转变成电信号，红外线辐射能的大小与挤压制品本身的温度相对应，根据转变成电信号大小，可以确定物体的温度。

挤压模具降温系统还包括用于排出储液罐4内残余气体的气液分离系统8。具体可采用气液分离器，可安装在储液罐4的出入口，用于气液分离、液体脱除杂质。

在具体实施方式中，整套挤压模具降温系统包括依次在真空输送管道3上串联的储液罐4、气液分离系统8、控制系统5和模具组件2，以及仪表监控系统6和测温仪7。输送管道3的端口与模支撑204上的液氮注入孔连接并与模垫202上的液氮注入孔和引流沟槽连通。

通过上述整套系统可与挤压机实现自动联动，根据挤压机给出的挤压信号自动控制液氮控制系统的启停，同时根据挤压机的温度传感器给出的模拟量信号自动调节液氮通量，实现自动化生产。

经实验测试，选用3种典型的合金规格，依次是：7050合金el4674型材，2a12合金xc141-7型材和y430合金el4465型材，模垫开槽设计图如图4-6所示，采用了网状的开槽设计，由内而外，开槽采用不同的深度与不同的宽度，使得液氮可以均匀的填充到模垫的表面。

选取上述3种典型合金试制情况如下：

1)7050合金，el4674型材(z字型)

开启液氮降温后，7050合金型材表面基本无麻点麻面、金属豆等缺陷，表面非常光滑，基本上与进口制品相当。该合金的挤压速度可提升至0.8～0.9m/min，挤压速度提升55％左右。

2)2a12合金，xc141-7型材(l型/角铝)

该规格也是某飞机公司常年所需的大批量品种，同时对实物的表面粗糙度也提出了相应的要求，该规格采用的4孔挤压。

开启液氮降温后，2a12合金型材表面也是非常光滑，整体看起如镜面一般。该合金的挤压速度大幅提升。

3)y430合金，el4465型材(18*4.1的小排材)

该合金合金化程度高，达16％以上，其中si含量特别高，标准值9％～11％，cu含量为6.3～7.3％，挤压生产难度较大，尤其是表面质量问题。在实际生产中，该合金挤压制品表面非常粗糙，挤压纹路特别深。

采用液氮降温后，表面质量提升特别明显，挤压速度提升明显。

综上试验结果可知，液氮降温技术在航空用铝合金挤压制品上的应用，用以提高航空挤压制品的表面质量，挤压速度提升明显。

本方案的优势在于：

1、创新性：通过液氮冷却技术的应用，给航空型材表面质量带来了突破，采用未加液氮工艺生产的航空型材表面麻点、麻面较多，挤压条纹明显；采用加液氮工艺生产的航空型材表面光滑，未见麻点、金属豆等缺陷，表面与进口制品相当。给航空型材挤压速度带来了大幅度的提升，具有一定的创新性。满足了高表面型材的制备。

2、实用性：经计算，每生产一吨航空型材，大约消耗液氮800元左右，投入成本较低，表面质量和挤压速度的提升带来了成品率的提升，经计算，航空型材的成品率可提升10％以上，另减少了高温下的模具膨胀以及多次修模的损耗，提高了模具的寿命。满足市场需求，提高市场竞争力。

3、科学性：通过对航空型材组织和性能的检测对比，加液氮与否对航空型材的力学性能和组织未见明显差异，从而验证了该项技术科学合理性。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。