一种大规格铝合金无缝管热挤压专用工模具的制作方法

1.本实用新型涉及一种大规格铝合金无缝管热挤压专用工模具，属于无缝管热挤压加工领域。


背景技术：

2.无缝管是一种具有中空截面、周边没有接缝的长条钢材，无缝管热挤压加工技术是一种压力加工成形方法，是将金属毛坯置于耐压容器中，施加外力使金属在三向压应力状态下产生塑性变形，挤压加工时金属处于三向压应力状态，因此可以得到比轧制、锻压更大的塑性变形；
3.现有无缝管热挤压加工技术专用挤压模具中的随动针，头端与尾端直径相同，在生产大直径管材的过程中内表面擦伤严重，管材内表面与随动针表面紧密贴合，但是二者速度不同，存在滑动摩擦，导致管材内表面擦伤严重。因为管材出料长度仅为2.8m左右，没有探出模轴，牵引机无法夹持，挤压结束后管材内表面与随动针表面无法脱离，随动针回退时会将管材拽回。
4.因此，亟需提出一种新型的大规格铝合金无缝管热挤压专用工模具，以解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型研发目的是为了解决生产大直径管材的过程中内表面擦伤严重导致降低加工精度的问题，在下文中给出了关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。
6.本实用新型的技术方案：
7.一种大规格铝合金无缝管热挤压专用工模具，包括挤压筒、模轴、模具、空心随动针、空心挤压垫和挤压杆，模轴一端固定安装在模轴座上，模轴另一端安装有模具，挤压杆的螺柱端贯穿空心挤压垫后与空心随动针一端螺纹配合连接，空心随动针另一端设置在模具内部，挤压筒套装在模轴、模具、空心随动针、空心挤压垫和挤压杆的外侧。
8.优选的：所述空心随动针一端内部加工有螺纹孔，另一端内部加工有通孔，螺纹孔与通孔连通。
9.优选的：所述空心随动针4为四阶梯轴结构，第一轴段l1和第二轴段l2为侧面具有角度的锥端，第三轴段l3和第四轴段l4为直筒段。
10.优选的：所述第一轴段l1的最大横截面面积小于第二轴段l2最大横截面面积，第二轴段l2最大横截面面积与第三轴段l3横截面面积相等，第四轴段l4横截面面积小于第三轴段l3横截面面积。
11.优选的：所述第一轴段l1长度为620～560mm，侧锥面角度a为0.5～0.03
°
，第二轴段l2长度为100～130mm，侧锥面角度b为2～0.6
°
，第三轴段l3长度为180～200mm，直径为φ
1，第四轴段l4长度为60～80mm，直径为φ2，φ1与φ2的比值范围为1.1～1.4。
12.本实用新型为了解决空心随动针夹持安装的问题，提出本实用新型的技术方案为：
13.一种大规格铝合金无缝管热挤压专用工模具，包括挤压筒、模轴、模具、空心随动针、空心挤压垫和挤压杆，模轴一端固定安装在模轴座上，模轴另一端安装有模具，挤压杆的螺柱端贯穿空心挤压垫后与空心随动针一端螺纹配合连接，空心随动针另一端设置在模具内部，挤压筒套装在模轴、模具、空心随动针、空心挤压垫和挤压杆的外侧。
14.优选的：所述空心随动针一端内部加工有螺纹孔，另一端内部加工有通孔，螺纹孔与通孔连通。
15.优选的：所述空心随动针4为四阶梯轴结构，第一轴段l1和第二轴段l2为侧面具有角度的锥端，第三轴段l3和第四轴段l4为直筒段。
16.优选的：所述第三轴段和第四轴段连接处加工有圆角r3。
17.优选的：所述第四轴段外侧面加工有2个以上的夹持面。
18.本实用新型具有以下有益效果：
19.1.本实用新型的一种大规格铝合金无缝管热挤压专用工模具，由于全程随动针设计，空心随动针与铸锭之间没有摩擦力，不存在断针的风险，挤压力显著减小；
20.2.本实用新型的一种大规格铝合金无缝管热挤压专用工模具，因为随动针与铸锭之间没有摩擦力，对随动针强度要求不高，将随动针设计为空心，减少了钢材使用量，降低成本；
21.3.本实用新型的一种大规格铝合金无缝管热挤压专用工模具，空心随动针工作带双锥度设计，不仅节省了钢材使用量，而且管材内表面质量显著改善，便于退针；
22.4.本实用新型的一种大规格铝合金无缝管热挤压专用工模具，结构简单、设计巧妙、拆装方便、成本低廉，适于推广使用。
附图说明
23.图1是一种大规格铝合金无缝管热挤压专用工模具的结构示意图；
24.图2是空心随动针与挤压杆的配合安装图；
25.图3是空心随动针的结构图；
26.图4是图3的d
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d剖视图；
27.图中1
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挤压筒，2
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模轴，3
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模具，4
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空心随动针，5
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空心挤压垫，6
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挤压杆，7
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模轴座，8
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空心铸锭，9
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无缝管管材，41
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螺纹孔，42
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通孔，43
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夹持面，l1
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第一轴段，l2
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第二轴段，l3
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第三轴段，l4
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第四轴段。
具体实施方式
28.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
29.本实用新型所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接即为不可拆
卸连接包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺纹连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限定具体连接方式时，默认为总能在现有连接方式中找到至少一种连接方式能够实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择铰链连接。
30.具体实施方式一：结合图1
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图4说明本实施方式，本实施方式的一种大规格铝合金无缝管热挤压专用工模具，包括挤压筒1、模轴2、模具3、空心随动针4、空心挤压垫5和挤压杆6，模轴2一端固定安装在模轴座7上，模轴2另一端安装有模具3，挤压杆6的螺柱端61贯穿空心挤压垫5后与空心随动针4一端螺纹配合连接，空心随动针4另一端设置在模具3内部，挤压筒1套装在模轴2、模具3、空心随动针4、空心挤压垫5和挤压杆6的外侧，
31.无缝管热挤压过程如下：如图1所示，挤压无缝管管材9时，挤压工模具装配顺序从左至右依次为模轴2、模具3、空心随动针4、空心挤压垫5和挤压杆6，空心铸锭8位于模具2与空心挤压垫5之间，空心随动针4从其中心穿过，探入模具3工作带。挤压时，挤压杆6提供挤压力，推着空心挤压垫5挤压空心铸锭8，与此同时挤压筒1沿挤压方向以相同速度运动。可知空心随动针4、空心铸锭5、挤压筒1以相同速度同向运动，它们之间是相对静止的，没有摩擦力。随着挤压过程的进行，制品从模具3工作带与空心随动针4表面工作带形成的封闭环形流出，即为无缝管管材9，从模轴2中间通过，直至整个挤压过程结束。
32.具体实施方式二：结合图1
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图4说明本实施方式，本实施方式的一种大规格铝合金无缝管热挤压专用工模具，所述空心随动针4一端内部加工有螺纹孔41，另一端内部加工有通孔42，螺纹孔41与通孔42连通。
33.具体实施方式三：结合图1
‑
图4说明本实施方式，本实施方式的一种大规格铝合金无缝管热挤压专用工模具，所述空心随动针4为四阶梯轴结构，第一轴段l1和第二轴段l2为侧面具有角度的锥端，第三轴段l3和第四轴段l4为直筒段。
34.具体实施方式四：结合图1
‑
图4说明本实施方式，本实施方式的一种大规格铝合金无缝管热挤压专用工模具，所述第一轴段l1的最大横截面面积小于第二轴段l2最大横截面面积，第二轴段l2最大横截面面积与第三轴段l3横截面面积相等，第四轴段l4横截面面积小于第三轴段l3横截面面积；
35.将空心随动针4外侧壁即工作带重新设计为双锥度，如图2所示，空心随动针4第一轴段设计有0.043
°
长度590mm的第一级轻微锥度，随着挤压过程的进行，无缝管管材9外径不变，壁厚变薄，内径慢慢扩大，无缝管管材9内表面与空心随动针4表面之间的间隙变大，二者逐渐脱离，不在接触，不存在滑动摩擦，无缝管管材9内表面质量显著改善，且因为此锥度较小，不会对无缝管管材9壁厚尺寸造成太大影响。空心随动针4第二轴段设计有0.907
°
长度120mm的第二级锥度，无缝管管材9后600mm长度的内径增大更加明显，退针时可轻松回退，不会再发生将无缝管管材9拽回的现象。虽然无缝管管材9后600mm长度内的壁厚偏薄，不符合尺寸公差，但此长度在切尾长度范围内，不会对无缝管管材9质量造成影响。
36.此外，由于全程随动针设计，空心随动针4与空心铸锭8之间没有摩擦力，不存在断针的风险，挤压力显著减小，因为空心随动针4与空心铸锭8之间没有摩擦力，对空心随动针4强度要求不高，可将空心随动针4设计为空心，减少了钢材使用量，降低成本。
37.具体实施方式五：结合图1
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图4说明本实施方式，本实施方式的一种大规格铝合金
无缝管热挤压专用工模具，所述第一轴段l1长度为620～560mm，侧锥面角度a为0.5～0.03
°
，第二轴段l2长度为100～130mm，侧锥面角度b为2～0.6
°
，第三轴段l3长度为180～200mm，直径为φ1，第四轴段l4长度为60～80mm，直径为φ2，φ1与φ2的比值范围为1.1～1.4。
38.具体实施方式六：结合图1
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图4说明本实施方式，本实施方式的一种大规格铝合金无缝管热挤压专用工模具，所述第三轴段l3和第四轴段l4连接处加工有圆角r3。
39.具体实施方式七：结合图1
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图4说明本实施方式，本实施方式的一种大规格铝合金无缝管热挤压专用工模具，所述第四轴段l4外侧面加工有2个以上的夹持面43，便于空心随动针4夹持、拧紧和安装。
40.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
41.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
42.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
43.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
44.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
45.需要说明的是，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案都能够进行排列组合，本
领域技术人员能够根据排列组合的数学知识穷尽所有可能，因此本发明不再对排列组合后的技术方案进行一一说明，但应该理解为排列组合后的技术方案已经被本发明所公开。
46.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。