模具液氮冷却恒温挤压装置的制作方法

本实用新型属于铝合金型材挤压领域，具体涉及一种模具液氮冷却恒温挤压装置。

背景技术：

在铝合金型材挤压过程中，铝合金坯锭要预先加热到450℃左右的固熔状态，挤压模具也要预先加热到适当温度，这些温度的控制对产品质量和生产效率影响很大。但在挤压生产过程中，坯锭在挤压力作用下从模具口出来并且形成型材产品，由于变形和摩擦原因会产生很大热量，使系统温度在原来基础上不断提高，挤压速度越快升温也快，由此带来问题：从模具口处挤压出的高温铝合金型材易与空气接触发生氧化使产品组织性能下降。模具强度和抗磨性能下降，寿命降低，生产效率受到限制。这是铝合金挤压生产工艺过程中普遍存在的技术难题。特别是当前铝合金型材质量要求不断提高，解决此问题尤为重要。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种模具液氮冷却恒温挤压装置，以有效控制挤压机工装模具系统在工作过程中的升温问题，从而提高产品质量、提高生产效率，减少模具损耗。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种模具液氮冷却恒温挤压装置，包括模具系统及与模具系统相连接并对模具系统进行冷却降温的液氮输送装置，所述液氮输送装置包括自增压液氮储罐、液氮罐充和排放阀、控制管路、低温压力表Ⅱ以及输送喷管；所述控制管路主要由依次连接在低温真空硬管道上的液氮电磁阀、低温安全阀、低温压力表Ⅰ、低温止回阀、低温调压器及低温手动调节阀构成，所述低温压力表Ⅱ设置在控制管路的低温手动调节阀出口端，所述低温压力表Ⅱ通过低温真空软连管与输送喷管连接，所述控制管路的另一端通过低温真空软连管与液氮罐充和排放阀连接；所述控制管路至少有两条，并联设置在低温压力表Ⅱ的入口端。

进一步，所述自增压液氮储罐上设有液位计。

进一步，所述模具系统主要由模具套、设置在模具套内的模具本体及封堵在模具套与模具本体端头处的模具垫组成；所述模具套一侧设有用于插入输送喷管的通孔，内侧壁上开有一圈与通孔相连通的环形输送槽，内侧壁周向还设有若干条沿模具轴向延伸的纵向输送槽，所述纵向输送槽与环形输送槽相通；所述模具垫上设有与纵向输送槽相通的导引槽。

进一步，所述通孔靠近模具侧的端头为与输送喷管端部相对应的锥形孔。

进一步，所述模具系统出口端设有红外线温度检测仪。

进一步，所述低温真空硬管道与低温真空软连管均采用0Cr18Ni9不锈钢材质制成。

本实用新型的有益效果在于：使用液氮冷却技术，通过控制液氮流量既降低了挤压模具温度，又实现了恒温挤压。液氮经过模具，遇热变成气体并从模具垫出口流出，形成的惰性氮气对高温型材进行了有效保护，完全避免了表面氧化，提高了表面质量，挤压速度相比于以往可提高17～27％；模具使用寿命也得到提高。目前该装置已经在2000吨到22500吨多种机型上使用，取得明显技术效果和经济效益。铝型材的组织质量稳定，没有不良影响，实验证明该技术装置是可靠有效，经济实用的，解决了铝合金挤压生产中普遍存在的技术难题，明显促进了企业经济效益的提高。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明：

图1为本实用新型的系统示意图；

图2为图1的A-A剖视图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。

如图所示，本实用新型中的模具液氮冷却恒温挤压装置，包括模具系统及与模具系统相连接并对模具系统进行冷却降温的液氮输送装置，所述液氮输送装置包括自增压液氮储罐1、液氮罐充和排放阀2、控制管路、低温压力表Ⅱ3以及输送喷管4；所述控制管路主要由依次连接在低温真空硬管道5上的液氮电磁阀6、低温安全阀7、低温压力表Ⅰ8、低温止回阀9、低温调压器10及低温手动调节阀11构成，所述低温压力表Ⅱ3设置在控制管路的低温手动调节阀11出口端，所述低温压力表Ⅱ3通过低温真空软连管12与输送喷管4连接，所述控制管路的另一端通过低温真空软连管12与液氮罐充和排放阀2连接；所述控制管路至少有两条，并联设置在低温压力表Ⅱ3的入口端。

具体的，本实施例中的自增压液氮储罐1上设有液位计13，自增压液氮储罐1为液氮通入到模具套中提供压力，液位计13则可直观显示自增压液氮储罐内液氮的余量。控制管路上的液氮电磁阀6通过开关控制电磁截止阀动作，和挤压机联系以满足挤压机间停、更换模具的需要；低温安全阀7具有启动自如、起跳压力稳定的作用；低温压力表8则实时监测液氮压力。由于液氮转化成气体后体积将扩大500倍以上，形成的逆向膨胀压力会导致系统不能正常工作，此处通过设置低温止回阀9以防止气体逆流。液氮输送管道为圆形，低温手动调节阀11无法精确的调节液氮流量；且当液氮含量过少时，自增压液氮储罐1亦不能稳定提供液氮，加装低温调压器10，可与低温手动调节阀11配合调节液氮的流量与压力，从而提高调控精准度。

本实施例中的输送管道分低温真空硬管道5(硬管)和低温真空软连管12(软管)两种，均由0Cr18Ni9的不锈钢材质制成，并采用真空绝热保温技术；软管用于自增压液氮储罐1与控制管路、控制管路与输送喷管4的连接，硬管将所有调控阀件连接并与支撑台架组成一套控制装置。各阀件均采用0Cr18Ni9不锈钢材质。

本实施例中的控制管路分为并联两条支路，一般情况下交替切换使用，以便用空的自增压液氮储罐1更换，从而保证液氮供应连续；特殊情况下也可以两支路同时使用，即可以根据挤压机不同大小规格，选择不同的装置通径，通过低温调压器10和控制管路出入口的低温压力表Ⅱ3、低温压力表Ⅰ8掌握调整液氮供应压力，实现冷却强度的辅助调整。

工作流程为：在挤压过程中，通过自增压液氮储罐等上述一系列装置，将液氮送入模具系统中的模具套内，通过人工控制低温手动调节阀11与低温调压器10来控制液氮的流量与压力，以将模具的温度控制在一个合适的范围内。当一个液氮储罐中液氮将要使用完时，通过控制管路中的液氮电磁阀6关闭此线路，打开另一线路，使用另外备置的液氮储罐供入液氮。

本实施例中的模具系统主要由模具套14、设置在模具套14内的模具本体15及封堵在模具套14与模具本体15端头处的模具垫16组成；所述模具套14一侧设有用于插入输送喷管4的通孔17，内侧壁上开有一圈与通孔相连通的环形输送槽18，内侧壁周向还设有若干条沿模具轴向延伸的纵向输送槽19，所述纵向输送槽19与环形输送槽18相通；所述模具垫16上设有与纵向输送槽19相通的导引槽20。

具体的，模具套一侧开有通孔17，其靠近模具本体一侧为锥形，与输送喷管4的端部锥形尺寸相对应。液氮经过输送喷管4输送到模具套14上的环形输送槽18，再由环形输送槽18流入纵向输送槽19内，最后经模具垫16上的导引槽20从开口处流出，形成气态的气氮保护层，以隔绝氧气，防止刚挤压出的型材发生二次氧化。

该液氮冷却系统可适用于各种不同型材的挤压模具上，更换模具过程中，由液压缸控制的推杆将模具套向左侧推出挤压机，更换模具后固定住模具的模具套再向右推入挤压机中，输送喷管4正好插入模具套14的通孔17中，输送喷管4后方的弹簧21可使输送喷管4顶紧模具套14，避免液氮泄露。

作为上述方案的进一步改进，模具系统出口端设有红外线温度检测仪22。改红外线温度检测仪可随时监测型材挤出的温度，这个温度是随模具系统温度相应变化的，根据这个温度的变化情况调节液氮的输送量和压力，控制模具系统温度在一个较小的范围内(±7℃)变化，从而实现恒温挤压生产。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。