一种蜂窝状分流热挤压模具的制作方法

本发明涉及一种蜂窝状分流热挤压模具，特别是涉及剧烈塑性变形的镁铝合金等轻量化金属材料的复杂型材生产。

背景技术：

现有的镁合金、铝合金、钛合金等轻量化金属材料的热挤压成型工艺，主要有正挤压、反挤压、转角挤压和分流挤压等，这些主流挤压成型工艺方法主要存在的各自问题和缺陷有：

（1）正挤压是最普遍的热挤压成型工艺之一，即棒材挤入的方向与型材挤出的方向一致，可满足一挤多出的高效短流程化生产需求。但由于此成型方式的挤压比偏低，成型过程中材料流动形变或晶粒细化的程度有限，挤出型材的综合力学性能较差，对薄壁复杂型材的挤压成型较为困难。

（2）反挤压，即棒材挤入与型材挤出方向呈180°反向，可实现一定程度的材料流动形变或晶粒细化，但通常只适用于简单截面的型材生产，如圆管、方形管或薄板等，另外难以实现一挤多出的高效生产。

（3）转角挤压或多道次的转角挤压，其最大的优势是剧烈塑性变形或晶粒细化特性突出，可大幅度提升材料的综合力学性能。但是生产效率低，不适用于一挤多出的高效率短流程的生产方式，主要用在新材料特性的前沿基础研究中。

（4）分流模挤压，即对初始棒材成型过程中，先将材料流动过程中分流以降低成型压力，后再进行压力熔合，剧烈塑性变形过程中材料微观晶粒细化，材料强度和熔合连接性能等都得到提升。主要适用于成形高挤压比、中空复杂型材等难成型零件，并且可实现一挤多出的高效生产。但同时型材挤出尺寸控制的难度也越大，残余应力不均匀性较明显，对最终产品的性能控制难度较高。

技术实现要素：

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种蜂窝状分流热挤压模具，不仅结构简单，而且便捷高效。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种蜂窝状分流热挤压模具，包括相互靠紧的挤压前模与挤压后模，所述挤压前模沿轴向设有分流单元，所述分流单元包括至少三个呈蜂窝状分布的分流孔，分流单元的分流孔在相邻孔壁的前端均设有分流桥加强筋，所述挤压后模沿轴向设有挤出孔。

优选的，所述分流单元还包括用于沿轴向插入挤出孔的芯棒，所述芯棒位于分流孔后端的交叉结合点处，所述芯棒与挤出孔之间具有间隙。

优选的，所述挤压前模的后端面设有定位凸部，所述挤压后模的前端面设有与定位凸部相嵌的定位凹部。

优选的，所述定位凸部上设有定位孔，所述定位凹部上设有插入定位孔的定位柱。

优选的，所述挤压前模与挤压后模的周部均开设有互相衔接的连接凹槽，所述连接凹槽上径向设有螺纹孔。

优选的，所述挤压后模的前端设有与分流孔相通的一级熔合凹腔，所述挤出孔位于一级熔合凹腔的腔底，所述一级熔合凹腔的腔底在挤出孔的前端设有二级熔合凹腔。

优选的，所述挤压前模沿着圆周均布有若干个分流单元，所述一级熔合凹腔与若干个分流单元的分流孔均连通。

优选的，所述分流单元的分流孔数量为三个，所述分流桥加强筋的形状为三角形飞镖状。

优选的，挤压前模沿着圆周均布有若干个分流单元，其中两相邻三角形飞镖状的分流桥加强筋之间设有一个分流孔。

优选的，所述定位柱的数量为两个并相对设置。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该蜂窝状分流热挤压模具的结构简单，蜂窝状分布的分流孔使成型过程中金属材料流动更加均匀，受力更加平衡，可以有效降低挤压成型力，并保证挤出型材尽可能小的发生扭曲变形，从而得到高精密的产品尺寸。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明实施例的构造示意图。

图2为图1的a-a剖视图。

图3为图1的b-b剖视图。

图4为本发明实施例中挤压前模的构造示意图一。

图5为本发明实施例中挤压前模的构造示意图二。

图6为本发明实施例中挤压后模的构造示意图一。

图7为本发明实施例中挤压后模的构造示意图二。

图8为本发明实施例的爆炸视图。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

如图1~8所示，一种蜂窝状分流热挤压模具，包括相互靠紧的挤压前模1与挤压后模2，所述挤压前模沿轴向设有分流单元，所述分流单元包括至少三个呈蜂窝状分布的分流孔3，分流单元的分流孔在相邻孔壁的前端均设有分流桥加强筋4，所述挤压后模沿轴向设有挤出孔5。

在本发明实施例中，所述分流单元还包括用于沿轴向插入挤出孔的芯棒6，所述芯棒位于分流孔后端的交叉结合点处，所述芯棒与挤出孔之间具有间隙，能够在芯棒与挤出孔之间成型出薄壁轻合金型材，芯棒能够与挤压后模上的挤出孔相互配合，控制挤出型材的壁厚与扭曲变形。

在本发明实施例中，所述挤压前模的后端面设有定位凸部7，所述挤压后模的前端面设有与定位凸部相嵌的定位凹部8。

在本发明实施例中，所述定位凸部上设有定位孔9，所述定位凹部上设有插入定位孔的定位柱10，主要起到定位固定挤压前后模，使得成型过程中不发生位移变化的作用。

在本发明实施例中，所述挤压前模与挤压后模的周部均开设有互相衔接的连接凹槽11，所述连接凹槽上径向设有螺纹孔，用于固定连接挤压前模和挤压后模，使用时用一金属固定板装入连接凹槽，并通过螺钉螺接，使挤压前模、挤压后模、金属固定板连接为一个整体。

在本发明实施例中，所述挤压后模的前端设有与分流孔相通的一级熔合凹腔12，所述挤出孔位于一级熔合凹腔的腔底，所述一级熔合凹腔的腔底在挤出孔的前端设有二级熔合凹腔13。

在本发明实施例中，所述挤压前模沿着圆周均布有若干个分流单元，所述一级熔合凹腔与若干个分流单元的分流孔均连通，一挤多出的热挤压成型生产方式，极大提高批量化生产效率，降低能耗节约生产成本，可实现高挤压比、复杂形状的薄壁中空型材等难成型的轻合金零部件生产。

在本发明实施例中，所述分流单元的分流孔数量为三个，所述分流桥加强筋的形状为三角形飞镖状，具有分流作用，蜂窝状分流结构设计主要起到均匀分布材料流动，降低挤压成型力，消除整体装置的受力不均匀性，提高模具寿命。

在本发明实施例中，挤压前模沿着圆周均布有若干个分流单元，其中两相邻三角形飞镖状的分流桥加强筋之间设有一个分流孔。

在本发明实施例中，所述定位柱的数量为两个并相对设置。

在本发明实施例中，材料流动经过挤压前模中蜂窝状的分流孔后流入挤压后模，并在一级熔合凹腔中进行汇合连接，此时材料经过一个循环的分离和熔合，微观晶粒得到一定程度的细化；之后材料又分别流入二级熔合凹腔；二级熔合凹腔主要起到优化材料流动取向，控制材料流入挤出孔前达到较为均匀的流动速度，降低挤出型材因挤出速度不均匀导致的扭曲变形；挤出孔与产品外轮廓线形状一致，内部将与挤压前模上面的芯棒配合，控制产品的薄厚，使得挤出产品为中空薄壁型材，适用于汽车工业、航空航天、航海化工和核能设备等要求满足轻量化合金材料的批量生产，如高强复杂铝合金型材管件替代汽车内部的钢板冲压件，达到减重的效果。

在本发明实施例中，该蜂窝状分流热挤压模具的工作原理为：先将挤压前模和挤压后模通过定位孔和定位柱装配到位，再用一金属固定板装入连接凹槽，并通过螺钉螺接，使挤压前模、挤压后模、金属固定板连接为一个整体，并预加热到接近成型热挤压温度；再将固定连接好的模具放入挤压机设备型腔中；接着预加热后的轻合金圆柱形棒材14放入热挤压机设备料筒中，棒材前端与挤压机推杆接触，后端与挤压前模的前端接触；沿着挤压方向，材料流动经过挤压前模上的蜂窝状的分流孔和三角形飞镖状的分流桥加强筋，实现材料的分流细化微观晶粒组织，提高材料性能；分流后的材料进入挤压后模前端的一级熔合凹腔，实现初步的材料熔合；之后再进一步的分离进入二级熔合凹腔，降低材料流动速度的不均匀性；最后材料流入由挤压前模上的芯棒和挤压后模上的挤出孔配合组成的具有薄壁中空型材形状的挤出孔；本发明为一挤多出，挤出的型材15呈圆周阵列分布；刚挤出的型材经空气冷却，并进行微小的牵引拉伸，最后进行热处理强化处理。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的蜂窝状分流热挤压模具。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。