一种铝合金挤压模具在线冷却系统的制作方法

本技术涉及铝合金制品加工领域，具体涉及一种铝合金挤压模具在线冷却系统。

背景技术：

1、在铝合金挤压过程中，铝合金变形同时与模具表面发生摩擦会产生大量热量，致使模具在使用过程中温度不断上升。模具温度升高超过一定界限，会降低铝合金型材硬度，在受力面产生氧化物，降低铝合金型材表面质量，对模具工作带产生磨损，降低模具使用寿命，增加修模次数，甚至造成铝型材拉裂。

2、为防止模具在挤压过程中发生过热现象，现有技术中多采用降低挤压速度或在线冷却模具的方法。但降低挤压速度将严重影响生产效率，故对于表面质量要求较高的铝合金型材多采用在线冷却的方法降低模具温度，实现等温挤压。

3、目前在线冷却模具的方法主要为在模具挤压垫处开通气道，将工业氮气或液氮通入模具，实现气体保护及在线冷却的效果。但工业氮气在常温状态下冷却效率低，模具冷却效果差，氮气消耗量大，有部分企业使用水冷方式降低通入氮气温度，提升冷却效率，但水冷对氮气降温效果有限，仅10-15℃降幅，水冷后氮气无法有效降低模具温度；而液氮使用成本高，易挥发，不易储存，对模具降温效果控制难度大，液氮通入过多，模具降温幅度过大，将造成挤压困难，通入过少，无法起到降温效果。

4、因此，如何解决上述现有技术存在的不足，便成为本实用新型所要研究解决的课题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种铝合金挤压模具在线冷却系统。

2、为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

3、一种铝合金挤压模具在线冷却系统，包括制氮机、储气罐、涡流冷却模块和控温模块；

4、所述制氮机、所述储气罐、所述涡流冷却模块的冷气通道和所述挤压模具的冷却腔通过氮气管路依次串联；

5、所述控温模块包括用于采集所述挤压模具的出口温度的温度采集装置、设置在所述冷气通道的出口侧的流量调节阀以及基于所述出口温度调节所述流量调节阀开度的控制器。

6、进一步的方案中，所述涡流冷却模块包括至少一涡流冷却器，该涡流冷却器的冷气通道串联至所述氮气管路上，热气通道与所述回流管路连通。

7、进一步的方案中，所述涡流冷却模块包括至少两个涡流冷却器，各涡流冷却器的冷气通道串联至所述氮气管路上，各涡流冷却器的热气通道均与所述回流管路连通。

8、进一步的方案中，所述控制器为挤压机的主机控制器，所述温度采集装置和所述流量调节阀均与所述控制器电性连接。

9、进一步的方案中，所述冷气通道的入口侧的所述氮气管路上设置有一控制阀，该控制阀上设置有压力表盘。

10、进一步的方案中，所述挤压模具的出模口连接有挤压垫，所述挤压垫内设置有氮气输送通道，该氮气输送通道的输入端与所述氮气管路的出口连通，输出端与所述挤压垫中部的挤压腔连通。

11、进一步的方案中，所述氮气输送通道设置在所述挤压垫靠近所述挤压模具的端面上。

12、进一步的方案中，所述氮气输送通道包括以所述挤压腔为中心由内到外分布的至少两环形槽，靠近所述挤压腔的一环形槽与所述挤压腔连通，相邻环形槽之间通过多个引气孔连通，远离所述挤压腔的一环形槽通过贯穿所述挤压垫一侧壁的氮气输入通道与所述氮气管路连通。

13、进一步的方案中，所述涡流冷却模块的热气通道通过排放管路连接冷凝器，该冷凝器出口连接大气。

14、进一步的方案中，所述热气通道通过回流管路连接铝合金制品水洗用烘干机。

15、本实用新型的工作原理及优点如下：

16、本实用新型通过单级或双级涡流制冷器对氮气进行冷却，配合测量模具出口温度的温度采集装置以及控制输入至模具的氮气流量的阀门结构，使得冷却氮气温度可达到-20℃以下，可以保证输入至挤压垫中的氮气温度被稳定控制，保证挤压模具的挤压出口处温度恒定，实现恒温挤压。

17、当采用双级涡流制冷器，夏季对氮气降温幅度可达55℃以上，远超水冷氮气10-15℃及单级涡流制冷器45℃的降幅，对模具的冷却效率更高，且成本远低于液氮冷却，控温效果更佳。

18、使用双级涡流冷却后氮气进行模具在线冷却生产的铝型材，表面质量好且停车线处无夹杂，模具最大挤压速度更高，提升了生产效率，增加了模具使用寿命。

19、涡流制冷器的热气出口分离的热氮气可输入至铝合金制品水洗用烘干机，替代或辅助传统电加热烘干机使用，利用氮气余热对水洗后的铝合金进行烘干，提升产品生产包装效率，减少烘干工序电量消耗。

技术特征：

1.一种铝合金挤压模具在线冷却系统，其特征在于：包括制氮机（1）、储气罐（2）、涡流冷却模块（3）和控温模块；

2.根据权利要求1所述的一种铝合金挤压模具在线冷却系统，其特征在于：所述涡流冷却模块（3）包括至少一涡流冷却器，该涡流冷却器的冷气通道串联至所述氮气管路（4）上，热气通道与回流管路（7）连通。

3.根据权利要求1所述的一种铝合金挤压模具在线冷却系统，其特征在于：所述涡流冷却模块（3）包括至少两个涡流冷却器，各涡流冷却器的冷气通道串联至所述氮气管路（4）上，各涡流冷却器的热气通道均与回流管路（7）连通。

4.根据权利要求1所述的一种铝合金挤压模具在线冷却系统，其特征在于：所述控制器（11）为挤压机的主机控制器，所述温度采集装置（9）和所述流量调节阀（10）均与所述控制器（11）电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种铝合金挤压模具在线冷却系统，其特征在于：所述冷气通道的入口侧的所述氮气管路（4）上设置有一控制阀（12），该控制阀（12）上设置有压力表盘。

6.根据权利要求1所述的一种铝合金挤压模具在线冷却系统，其特征在于：所述挤压模具的出模口连接有挤压垫（13），所述挤压垫（13）内设置有氮气输送通道，该氮气输送通道的输入端与所述氮气管路（4）的出口连通，输出端与所述挤压垫（13）中部的挤压腔连通。

7.根据权利要求6所述的一种铝合金挤压模具在线冷却系统，其特征在于：所述氮气输送通道设置在所述挤压垫（13）靠近所述挤压模具的端面上。

8.根据权利要求7所述的一种铝合金挤压模具在线冷却系统，其特征在于：所述氮气输送通道包括以所述挤压腔为中心由内到外分布的至少两环形槽（131），靠近所述挤压腔的一环形槽（131）与所述挤压腔连通，相邻环形槽（131）之间通过多个引气孔（132）连通，远离所述挤压腔的一环形槽（131）通过贯穿所述挤压垫（13）一侧壁的氮气输入通道（133）与所述氮气管路（4）连通。

9.根据权利要求1所述的一种铝合金挤压模具在线冷却系统，其特征在于：所述涡流冷却模块（3）的热气通道通过排放管路（5）连接冷凝器（6），该冷凝器（6）出口连接大气。

10.根据权利要求9所述的一种铝合金挤压模具在线冷却系统，其特征在于：所述热气通道通过回流管路（7）连接铝合金制品水洗用烘干机（8）。

技术总结
一种铝合金挤压模具在线冷却系统，包括制氮机、储气罐、涡流冷却模块和控温模块；所述制氮机、所述储气罐、所述涡流冷却模块的冷气通道和所述挤压模具的冷却腔通过氮气管路依次串联；所述涡流冷却模块的热气通道通过排放管路连接冷凝器，该冷凝器出口连接大气；或，所述热气通道通过回流管路连接铝合金制品水洗用烘干机；所述控温模块包括用于采集所述挤压模具的出口温度的温度采集装置和基于该温度采集装置采集的温度数据调节所述冷气通道的出口流量的流量调节阀。本发明通过单级或双级涡流制冷器对氮气进行冷却，温度采集和氮气流量控制，可使冷却氮气温度达到‑20℃以下，保证挤压模具的挤压出口处温度恒定，实现恒温挤压。

技术研发人员：谢小燕,赵宏伟
受保护的技术使用者：苏州飞华铝制工业有限公司
技术研发日：20230815
技术公布日：2024/3/21