专利名称：用于制造具有包覆材料层的复合型材的模具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在日常使用的型材的外表面上包覆有包覆材料的复合型材的制造方法及其模具，尤其是涉及一种在铝合金型材的外表面上包覆高分子材料从而形成铝合金复合型材的制造方法及其模具。
背景技术：
众所周知，在工程实践中经常要使用到各种各样的由金属型材制成的工具，例如在对用电设备及供电线路进行维修和检测时，通常会使用由铝合金型材制成的工程梯进行登高作业，为了在登高作业时防止触电、保证绝缘、保护施工人员的安全并且进一步使得工程梯在各种恶劣环境下能够工作，通常在铝合金型材的外表面上包覆上一层高分子复合材料，从而使得在其外表面包覆有高分子材料层的铝合金复合型材具有耐化学腐蚀、阻燃、耐磨、消声、减震的功能并且具有较高的强度。
为了在铝合金型材的外表面上包覆上述的高分子复合材料层，现有的通常的做法是，先把铝合金材料经过挤出机挤出而成型为具有各种截面形状的铝合金型材，接着把用于包覆所述铝合金型材用的高分子材料，按照用途配方后进行造粒、通过挤出机挤出而加工成型为具有与上述铝合金型材具有相同形状的复合层材料套，然后，把已经成型的高分子复合层材料套裁切为需要的尺寸待装，最后，再利用人工把铝合金型材推压塞入所述的高分子复合层套中，从而形成在铝合金型材的外表面包覆有高分子复合层的铝合金复合型材。
但是，由于上述的制造方法是把铝合金型材和高分子复合材料层分别制造成型之后再使铝合金型材套入所述的高分子复合层材料中使其相互组合为一体，所以，具有操作复杂，生产成本高、容易损伤高分子复合材料层的表面外观、并且需要两套不同的成型加工设备、维护起来也较困难等一系列的缺点和不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够把来自挤出机的熔融态的包覆材料直接包覆在型材外表面上而形成包覆材料层从而一次成型所述复合型材的模具。
本发明的目的是这样实现的本发明的模具包括模体，所述模体在其内部形成有从型材行进的上游侧至型材行进的下游侧贯穿的空腔，所述模体的空腔的上游侧的入口与型材牵引机相对置，而其下游侧设置有与所需包覆成型的复合型材的形状尺寸相对应的成型出口；大致筒状的分流体，所述分流体设于模体的空腔内，在其上游侧与所述模体的内周面形成密封配合，所述分流体的内腔设置成型材通道，并且所述分流体的外周面与模体的内周面之间形成可供包覆材料流通的环状的分流通道，在模体的上游侧开设有其一端连通挤出机的出料口而其另一端连通所述分流通道的上游侧的包覆材料供给通道，而分流通道的下游端与分流体的型材通道的出口相汇合。
所述的分流通道在其下游侧至少有一段的截面积是从上游到下游逐渐减小的。
所述的分流体包括大致筒状并在其下游端具有一锥状环形坡面的分流体本体，以及嵌设于分流体本体内部的大致筒状的后内芯体和前内芯体，在所述分流体本体的内腔的上游侧嵌入前内芯体，在其下游侧嵌入后内芯体，所述的后内芯体的下游端和前内芯体的上游端相互抵接，所述的相互抵接的前、后内芯体的内腔形成为所述的型材通道，所述型材通道的截面形状与所需加工的型材的形状相匹配，所述前内芯体的下游端向前伸出所述分流体本体，并且前内芯体的下游端的末端部形成有越趋向末端越向内侧倾斜的环形坡面。
所述模体从上游至下游依次包括一对相互对接结合的模体板，所述的模体板对接之后在其内部形成所述模体的所述空腔的一部分；一过渡板，所述过渡板的空腔部分包括位于上游侧的锥状环形坡面和位于下游侧的通道，所述锥状环形坡面的形状与分流体本体的下游端的锥状环形坡面相匹配，并且在所述的两个锥状环形坡面之间形成一供包覆材料流通的所述分流通道的一部分，所述通道的内周面的形状与伸出分流体本体的前内芯体的外形相匹配，所述通道的内周面与前内芯体的外周面之间形成一供包覆材料流通的所述分流通道的一部分，并且所述的过渡板固定连接于所述对接组装的模体板组合的下游侧；一汇流板，所述汇流板的空腔部分包括位于上游侧的坡面和位于下游侧的通道，所述坡面的形状与伸入汇流板的前内芯体的末端的外形相匹配，所述汇流板的坡面与前内芯体的末端的外周面之间形成一供包覆材料流通的所述分流通道的一部分，所述通道的内周面的形状与型材的外形相匹配，并且所述汇流板固定连接于所述过渡板的下游侧；一口模板，所述口模板具有与所需包覆成型的复合型材的外形尺寸相匹配的成型出口并且固定连接于所述汇流板的下游侧。
所述形成在过渡板的锥状环形坡面与分流体本体的锥状环形坡面之间的分流通道段的截面积要大于所述形成在汇流板的坡面与前内芯体的末端的外周面之间的分流通道段的截面积。
由于在本发明中，由于所述的包覆步骤是把从牵引机中输出的型材和从挤出机中挤出的包覆材料从各自的入口分别输送到包覆用的模具中，在该模具中使得熔融的包覆材料包覆在型材的外表面上形成为包覆材料层，从而一次成型为包覆材料与型材结合为一体的一体复合型材，这样可以避免现有技术中需要把型材和包覆材料分别制造加工成型之后，再利用人工把型材嵌入包覆材料中使它们组合为一体的复杂工艺流程，大幅度地节省劳动力，提高生产效率，同时，更可以进一步地减少物料的损耗与浪费。
同时，在本发明中，型材和包覆材料是在模具中一次包覆成型的，所以较之现有技术中利用人工组合而成的复合型材来说，可以避免现有技术中型材和包覆层由于分别加工成型之后再把型材嵌入包覆材料中组装在一起而在型材和包覆层之间所可能留下的间隙而影响绝缘效果和机械性能的情况的发生，从而可以大大提高复合型材的机械强度和耐电击穿的绝缘性能，并且还可以进一步提高由本发明制成的复合型材所做成的各种工具的产品质量，降低返修率。
并且，在本发明中，所述的包覆材料在模具中是经过压缩后再包覆在型材的外表面上，这样可以使得包覆材料的颗粒之间的间隙变得更小，包覆材料变得更加均匀密实，从而可以进一步地提高包覆质量和复合型材的物理和机械性能。
更进一步的是，由于本发明中，所述的模体部分进一步分成为一对相互对接组合的模体板、过渡板、汇流板、口模板；所述的分流体部分进一步分成为分流体本体、后内芯体和前内芯体，这样可以方便模具的制造加工，也使得模具的维修和维护变得更加简单方便。
图1是本发明的复合型材的制造工艺流程图；
图2A-图2D是本发明的在其外表面上包覆有包覆材料层的各种铝合金复合型材的立体图；图3是本发明的复合型材的制造工艺的成套设备流程示意图；图4是本发明的包覆模具的的总装剖视图；图5是本发明的包覆模具的型材入口部分的视图；图6是本发明的分流体本体的主视图；图7是本发明的分流体本体的右视图；图8是本发明的后内芯体的右视图；图9是图8的D-D向的截面图；图10是本发明的前内芯体的右视图；图11是图10的E-E向的截面图；图12是图10的F-F向的截面图；图13是本发明的模体板对接组合之后的型材入口部分的视图；图14是本发明的过渡板的右视图；图15是本发明的汇流板的右视图；图16是本发明的口模板的右视图。
具体实施方式
图2A-2D所示的是在实践中通常使用的四种铝合金复合型材的立体示意图，在各种工程实践中，经常要使用到在各种截面形状的铝合金型材的外表面上包覆有高分子复合层的铝合金复合型材。
本发明的上述复合型材的制造方法如下。
图1显示的是本实施例的包覆有包覆材料层铝合金复合型材的制造工艺流程。如图1和图3所示，首先，根据现有技术，基于各种不同的用途，按照不同的配方把高分子包覆材料进行造粒成型，之后把已经造粒成型的固体粉末状的高分子包覆材料输送入挤出机2的料斗中进行挤出，这样，经过挤出机2加工之后，从挤出机2中挤出的就是已经成熔融态的胶状弹性体，也即所需要的高分子包覆材料。同时，把按照需要定制加工好的铝合金型材输送入牵引机1，接着，把从牵引机中输送来的铝合金型材和从挤出机中挤出的高分子包覆材料从各自的输入口输送入本发明的包覆复合型材用的模具中，在模具的分流通道中，所述的包覆材料经过分流和压缩，然后流出分流通道，与在模具的型材通道中前进的铝合金型材相交汇，并均匀地包覆在铝合金型材的外表面上，经过包覆后，从模具的成型出口中行进出来的就是已经在其外表面上包覆有包覆材料层的铝合金复合型材，如图3所示，与现有技术相类似的是，所述的已经在其外表面上包覆有包覆层的铝合金型材再经过真空定型机27进行真空定型，冷却定型机28进行冷却定型，并由复合型材牵引机29牵引复合型材，由绝缘与电性能检测机30进行相应物理与机械性能的检测，由定长计数器31进行相应规格长度的标识，最后把包覆有包覆材料层的铝合金复合型材运送到切割与成品台32上进行切割，经过切割之后，就可以最终获得工程实践中所需要的各种在其外表面上包覆有包覆层的铝合金复合型材。
本发明的模具的具体结构如下。
如图4，图5和图13所示(图4中的箭头方向表示型材行进的方向，图5和图13中从纸面朝内的方向为型材的行进方向)，本实施例的模具3由模体和大致筒状的分流体这两大部分所组成。所述的模体在其内部形成有从型材行进的上游侧至型材行进的下游侧贯穿的空腔，所述模体的空腔的上游侧的入口与型材牵引机相对置，而其下游侧设置有与所需包覆成型的复合型材的形状尺寸相对应的成型出口。为了方便于模具的加工制造和以后的模具设备的维修和维护，本实施例中的模体又包括如下部件通过螺钉对接组装成模体板组件的模体板4和5，通过螺钉固定在上述模体板组件的下游侧(上游侧表示的是型材行进方向的上游侧，下游侧表示的是型材行进方向的下游侧，下同)的过渡板6，通过螺钉固定在所述过渡板6的下游侧的汇流板7和通过螺钉固定在所述汇流板7的下游侧的口模板8。本实施例中的大致筒状的分流体设于模体的空腔内，在其上游侧与所述模体的内周面形成密封配合，所述分流体的内腔设置成型材通道，并且所述分流体的外周面与模体的内周面之间形成可供包覆材料流通的环状的分流通道26，在模体的上游侧开设有其一端连通挤出机的出料口而其另一端连通所述分流通道的上游侧的包覆材料供给通道14，而分流通道的下游端与分流体的型材通道的出口相汇合。同样，为了模具制造和维护的方便，同时也为了便于铝合金型材的行进和定位，在本实施例中，所述的分流体又包括大致筒状的分流体本体10、后内芯体17和前内芯体18。
如图4所示，所述的两个模体板4和5上各自开设有半圆形的腔室，当把两个模体板对接组装在一起之后就在它们内部形成了一个近似圆柱形的环形内腔9，所述的模体板4和5在其上游侧沿其半圆形内周面各自设置有一凸起部28，所述的凸起部28用于固定和承载所述的分流体本体10并密封所述内腔9的上游侧(也即密封所述的分流通道26的上游侧)。并且为了使得本发明的熔融态的胶状弹性体包覆材料能够快速地分流以便于取得更好的分流效果，在所述的模体板4和5的半圆形腔室的内周面上还设置有若干的分流凸块和分流凹槽(图中未显示，当然也可以不设置分流凸块和分流凹槽)。并且，在所述模体板4的靠近上游的一侧开设有一个包覆材料供给通道14，所述的包覆材料供给通道14的一端连接模体板4外表面上的包覆材料进口15，而其另外一端通过包覆材料入口19与分流通道26相连通。
如图6，7所示，本实施例的分流体本体10是一个外形近似为圆柱形的空心体，其下游端形成为锥状环形坡面，并且在所述分流体本体1 0的内部开设有其截面形状类似于铝合金型材的贯穿该分流体本体10的水平通道20。如图4所示，在所述的水平通道20的上游端嵌入并且容纳有后内芯体17，在所述水平通道20的下游端嵌入并且容纳有前内芯体18，并且所述的前内芯体的上游端和后内芯体的下游端相互抵接。如图8，9所示，本实施例的后内芯体17的内周面形状与铝合金型材的外周面形状相匹配，并且所述后内芯体17的内周面与实际加工中从牵引机中引入的铝合金型材之间留有一定的间隙，以使得所述的铝合金型材能够方便地进入后内芯体，如图10，11，12所示，本实施例的前内芯体的内周面的形状也同样与铝合金型材的外周面形状相匹配，并且其下游端形成为锥状，并且所述前内芯体的内周面面与铝合金型材的外周面之间形成较小的间隙，用以固定和进一步地定位所述的铝合金型材。
如图4和图14所示，本实施例的过渡板6是一个外形为长方体的部件，其空腔部分包括位于上游侧的锥状环形坡面22和位于下游侧的通道21，所述的锥状环形坡面22的形状与伸入该过渡板6的分流体本体10的下游端的锥状环形坡面相匹配，并且在所述的两个锥状环形坡面之间形成一供包覆材料流通的所述分流通道26的一部分，所述的通道21的内周面的形状与穿过该通道的前内芯体的外形相匹配，并且比穿过该通道的前内芯体的尺寸略大，从而在通道21的内周面与前内芯体的外周面之间形成一供包覆材料流通的所述分流通道26的一部分。如图4和图15所示，本实施例的汇流板也是一个长方体形状的部件，其空腔部分包括位于上游侧的坡面24和位于下游侧的通道23，该坡面24的形状与伸入汇流板的前内芯体的末端的外形相匹配，并且所述坡面与前内芯体的末端的外周面之间形成一供包覆材料流通的所述分流通道26的一部分，所述的通道23的内周面的形状与铝合金型材的外形形状相同以便铝合金型材前行，并且该通道23的截面的尺寸比将要包覆成型的铝合金型材的截面尺寸要大0.1-0.5mm。
如图4和图16所示，本实施例的口模板8也是一个长方体形状的部件，在其中间部位开设了一个其内周面形状与将要包覆成型的铝合金复合型材的外形尺寸完全一致的可供铝合金型材行进的通道25。所述的模体板、过渡板、汇流板、口模板分别通过螺孔螺钉而从型材行进的上游侧至下游侧依次固定连接在一起。
如图4所示，所述前内芯体伸出所述的分流体本体10并且穿过过渡板6而伸入汇流板7之中。在本实施例中，所述模体板的内周面的尺寸、所述过渡板内周面的尺寸、所述汇流板内周面的尺寸要分别比相应的分流体本体10和前内芯体的尺寸要略大，这样就在所述的模体板、过渡板、汇流板的内周面与分流体本体10、前内芯体18的外周面之间形成了一个环状的分流通道26(也即可供熔融态的胶状弹性体包覆材料流通的空隙)，所述的分流通道26在其上游侧被模体板4和5的成环状的凸起部28所密封，而其下游侧的分流通道的出口30(也即包覆材料的出口)与前内芯体的下游末端的型材出口27相连通。
本发明的铝合金复合型材的包覆过程如下。
首先，把从牵引机1中输送来的铝合金型材和从挤出机2中挤出的熔融态的胶状弹性体高分子包覆材料以同步的速度从各自的入口输送到本发明的包覆用模具3中，所述的以同步的速度是指牵引机输送型材的速度和挤出机输送包覆材料的速度之间保持一定的数量关系，通过调节这两者的速度可以改变复合型材的包覆材料层的厚度。
如图4所示，由牵引机输送的型材从后内芯体的型材入口16进入模具3，并在牵引机的推动力的作用下不断行进进入前内芯体，与此同时，熔融态的胶状弹性体包覆材料在挤出机的强大压力作用下，从模体板的包覆材料进口15不断流入，进入包覆材料供给通道14，并通过包覆材料入口19进入所述的分流通道26，并且在挤出机的压力作用下在分流通道26中沿着分流体本体10的圆柱状外表面进行整个周向的360度的流动，并且进一步地从整个周向的360度的各个角度和方向流入分流体本体10的下游端的锥状环形坡面与过渡板的锥状环形坡面22之间所形成的分流通道段中，接着所述的熔融态的胶状弹性体包覆材料再进一步流入前内芯体的外周面与过渡板的通道21的内周面之间所形成的分流通道段中，如图4所示，由于过渡板的锥状环形坡面22与分流体本体10的下游端的锥状环形坡面之间形成的分流通道段的径向尺寸在其上游端是5mm，而在其下游端是3.5mm，所以不断流入的熔融态的胶状弹性体包覆材料在过渡板的锥状环形坡面22与分流体本体10的锥状环形坡面之间所形成的分流通道段中被第一次压缩，经过这样的压缩可以使得熔融态的胶状弹性体包覆材料的颗粒之间的间隙变得更小，使包覆材料变得更加密实，从而可以使得复合型材的包覆效果更加良好，并且使得加工成型之后的复合型材具有更加优良的物理和机械性能。
然后熔融态的胶状弹性体包覆材料进一步行进穿过过渡板进入汇流板的坡面与前内芯体的锥状末端之间形成的分流通道段之中，并最终从包覆材料出口30挤出。如图4所示，由于在该出口30处的汇流板的内周面与前内芯体末端的外周面之间的间隙只有0.95mm，比汇流板的坡面与前内芯体的末端的外周面之间所形成的分流通道段的径向尺寸的上游端的尺寸3.5mm更小，这样可以使得包覆材料在通过该分流通道段时被进一步地压缩(也即第二次压缩)，使得包覆材料变得更加密实，进一步提高包覆质量，从而，最终从该出口30挤出的包覆材料是经过压缩的均匀密实的包覆材料。
与此同时，所述的从上述出口30挤出的均匀密实的包覆材料就沿着周向从分流通道的各个角度和方向上均匀地包覆在从前内芯体末端的型材出口27中不断行进出的铝合金型材的外表面上，并且所述的包覆材料随着铝合金型材一起进一步地行进进入汇流板的通道23，由于汇流板的通道23的截面形状与所需包覆成型的复合型材的外形相同，只是其尺寸比所需包覆成型的复合型材的尺寸要略大0.1-0.5mm，这样，铝合金型材在行进经过上述汇流板的通道23时，包覆在其外表面上的包覆材料层可以被进一步地压缩与定型，保证均匀的厚度。
最后，当包覆有包覆材料层的铝合金型材穿过汇流板的通道23之后就行进入与所需包覆成型的复合型材的外形与尺寸完全一致的口模板的通道25中，所述的包覆有包覆材料层的铝合金型材在口模板的通道25中被进一步的定型，以保证所需要的包覆厚度与形状，当所述复合型材从该口模板的通道25中行进出时，所述的铝合金型材就在其外表面上包覆上了一层符合加工需要的厚度和品质的包覆层。
当所述包覆有高分子包覆材料层的复合型材穿出口模板而行进出模具之后，如前文所述，再经过对所述复合型材进行真空定型、冷却定型，并由牵引机牵引，进行相应物理与机械性能的检测，最后把复合型材运送到切割与成品台上进行切割后就可以最终获得工程实践中所需要的型材。
当然，所需包覆成型的铝合金型材的截面形状并不局限于本实施例中所公开的这种形式，而是可以根据工程中的实际需要而设置成所需要的各种不同的形状，在实际操作中，如果需要包覆不同截面的型材，则可以根据所需要包覆的型材的形状与结构而加工制造具有与型材的外形相匹配的型材通道和分流通道的模具，以满足不同的需要。
显而易见，本发明的型材材料并不局限于铝合金，还可以是其它的金属材料及其合金，同时，所述的包覆材料也不局限于高分子材料，也可以是其它的材料。本发明中的模体也可以一体铸造成型，而不分成模体板、过渡板、汇流板和口模板，并且，本发明的分流体也可以一体铸造成型，而不分成分流体本体、后内芯体、前内芯体。
以上所述的是本发明的优选实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下做出的若干变形和改进，也应视为不超出本发明的保护范围。
权利要求1.一种用于制造具有包覆材料层的复合型材的模具，其特征在于，所述的模具包括模体，所述模体在其内部形成有从型材行进的上游侧至型材行进的下游侧贯穿的空腔，所述模体的空腔的上游侧的入口与型材牵引机相对置，而其下游侧设置有与所需包覆成型的复合型材的形状尺寸相对应的成型出口；大致筒状的分流体，所述分流体设于模体的空腔内，在其上游侧与所述模体的内周面形成密封配合，所述分流体的内腔设置成型材通道，并且所述分流体的外周面与模体的内周面之间形成可供包覆材料流通的环状的分流通道，在模体的上游侧开设有其一端连通挤出机的出料口而其另一端连通所述分流通道的上游侧的包覆材料供给通道，而分流通道的下游端与分流体的型材通道的出口相汇合。
2.如权利要求1所述的模具，其特征在于，所述的分流通道在其下游侧至少有一段的截面积是从上游到下游逐渐减小的。
3.如权利要求1或2所述的模具，其特征在于，所述的分流体包括大致筒状并在其下游端具有一锥状环形坡面的分流体本体，以及嵌设于分流体本体内部的大致筒状的后内芯体和前内芯体，在所述分流体本体的内腔的上游侧嵌入前内芯体，在其下游侧嵌入后内芯体，所述的后内芯体的下游端和前内芯体的上游端相互抵接，所述的相互抵接的前、后内芯体的内腔形成为所述的型材通道，所述型材通道的截面形状与所需加工的型材的形状相匹配，所述前内芯体的下游端向前伸出所述分流体本体，并且前内芯体的下游端的末端部形成有越趋向末端越向内侧倾斜的环形坡面。
4.如权利要求3所述的模具，其特征在于，所述模体从上游至下游依次包括一对相互对接结合的模体板，所述的模体板对接之后在其内部形成所述模体的所述空腔的一部分；一过渡板，所述过渡板的空腔部分包括位于上游侧的锥状环形坡面和位于下游侧的通道，所述锥状环形坡面的形状与分流体本体的下游端的锥状环形坡面相匹配，并且在所述的两个锥状环形坡面之间形成一供包覆材料流通的所述分流通道的一部分，所述通道的内周面的形状与伸出分流体本体的前内芯体的外形相匹配，所述通道的内周面与前内芯体的外周面之间形成一供包覆材料流通的所述分流通道的一部分，并且所述的过渡板固定连接于所述对接组装的模体板组合的下游侧；一汇流板，所述汇流板的空腔部分包括位于上游侧的坡面和位于下游侧的通道，所述坡面的形状与伸入汇流板的前内芯体的末端的外形相匹配，所述汇流板的坡面与前内芯体的末端的外周面之间形成一供包覆材料流通的所述分流通道的一部分，所述通道的内周面的形状与型材的外形相匹配，并且所述汇流板固定连接于所述过渡板的下游侧；一口模板，所述口模板具有与所需包覆成型的复合型材的外形尺寸相匹配的成型出口并且固定连接于所述汇流板的下游侧。
5.如权利要求4所述的模具，其特征在于，所述形成在过渡板的锥状环形坡面与分流体本体的锥状环形坡面之间的分流通道段的截面积要大于所述形成在汇流板的坡面与前内芯体的末端的外周面之间的分流通道段的截面积。
专利摘要一种用于制造具有包覆材料层的复合型材的模具，所述模具包括模体，所述模体在其内部形成有从型材行进的上游侧至型材行进的下游侧贯穿的空腔，大致筒状的分流体，所述分流体设于模体的空腔内，在其上游侧与所述模体的内周面形成密封配合，所述分流体的内腔设置成型材通道，并且所述分流体的外周面与模体的内周面之间形成可供包覆材料流通的环状的分流通道，在模体的上游侧开设有其一端连通挤出机的出料口而其另一端连通所述分流通道的上游侧的包覆材料供给通道，而分流通道的下游端与分流体的型材通道的出口相汇合。利用本实用新型的模具，可使型材和包覆材料在专用模具中一次包覆成型，避免把型材和包覆材料分别加工成型之后再使其结合的复杂的工艺流程，可以节省劳动力，提高效率。
文档编号B29C47/08GK2763014SQ20052003903
公开日2006年3月8日 申请日期2005年1月17日 优先权日2005年1月17日
发明者王雪焦 申请人:上海逸安实业有限公司