[發明專利]一種異型方管的熱擠壓模具及熱擠壓整體成型方法

有效

• 申請號: 202010297114.2
• 申請日: 2020-04-15
• 公開（公告）號: CN111451309B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 劉振寶;胡家齊;王曉輝;梁劍雄;孫永慶;厲勇;王長軍;楊志勇;蘇杰;寧靜;高玉光;高杰;侯沖;劉富強;張愛亮;葉丙義
• 申請（專利權）人: 鋼鐵研究總院;邯鄲新興特種管材有限公司
• 主分類號: B21C25/02
• 分類號: B21C25/02;B21C31/00;B21C23/08;B21C23/21;B21C29/00;B21D41/02;B21D37/16
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 吳利芳

本發明涉及一種異型方管的熱擠壓模具及熱擠壓整體成型方法，屬于擠壓成型技術和異型材制造技術領域，解決了現有技術中無法利用熱擠壓整體成型方法制備異型方管的問題。本發明提供的異型方管熱擠壓整體成型方法包括：步驟1、對坯料進行加熱處理并擴孔；步驟2、擴孔后對坯料進行第二次加熱處理；步驟3、利用異型方管熱擠壓模具對坯料進行熱擠壓；步驟4、將熱擠壓成型的異型方管空冷至室溫，檢驗異型方管的表面質量及力學性能。本發明制備的異型方管表面質量良好，尺寸精度較高，且經過理化分析和力學性能測試，性能指標均符合設計要求，整體質量達到工業用途要求。

技術領域

本發明涉及擠壓成型技術和異型材制造技術領域，尤其涉及一種異型方管的熱擠壓模具及熱擠壓整體成型方法。

背景技術

異型方管屬于特種異型材，應用于航空、航天、艦船等領域，由于其形狀具有流線性，是良好的承力結構。

在國內這種異型方管的成型方法一般采用拼接后焊接的方法。而采用熱擠壓方法整體成型生產異型方管尚未見文獻報道。

由于熱擠壓整體成型方法可以一次成型且保證性能與尺寸要求，但是這種成型方法也存在難點，加熱工藝、工模具設計、潤滑效果、變形工藝設計無論哪個環節出問題都會導致該成型方法的失敗。

另外，現有的熱擠壓材截面為非對稱結構，易于發生嚴重的變形。且坯料加熱溫度過高，組織中晶粒易于粗大，溫度過低，需要更高得擠壓力，出現擠壓機無法擠出得現象，降低了模具壽命。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明實施例旨在提供一種異型方管用的熱擠壓模具及熱擠壓整體成型方法，用以解決現有技術中無法利用熱擠壓整體成型方法制備異型方管的問題。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

一方面，本發明提供了一種異型方管的熱擠壓模具，包括具有異型空腔的模腔套，模腔套內設有熱擠壓芯棒，模腔套與熱擠壓芯棒之間的區域構成異型方管模腔孔；

異型方管模腔孔下方設有第一擠壓導流孔和第二擠壓導流孔；模腔套的外形為圓柱體，異型方管模腔孔整體形心位于模腔套徑向截面圓心位置；模腔套的兩個端面之間的夾角a2＝1°～2°。

在一種可能的設計中，模腔套的外徑為415～416mm；以模腔套徑向截面的圓心位置為原點在熱擠壓模具徑向截面上建立三維笛卡爾坐標系，橫向為X軸方向，縱向為Y軸方向，模腔套沿Z軸方向的厚度為20～40mm；模腔套和芯棒均關于Y軸對稱；第一擠壓導流孔與第二擠壓導流孔關于Y軸對稱設置。

在一種可能的設計中，異型空腔包括相連接的第一矩形腔和第二矩形腔，第一矩形腔設于第二矩形腔的上方，第一矩形腔的長度大于第二矩形腔的長度；

第一矩形腔頂部中間位置設有凸出部，凸出部中間位置設有下凹的圓弧部。

在一種可能的設計中，第一矩形腔與第二矩形腔連接處設有倒圓角R1和R4；第一矩形腔頂部兩側設有倒角a1，a1＝45°；第二矩形腔底部關于Y軸對稱的兩個角處設有圓角，圓角大小為20.26；

芯棒的四角處分別設有相等的圓角R2、R3、R5、R6，圓角R2、R3、R5、R6均等于10.3。

在一種可能的設計中，第一擠壓導流孔和第二擠壓導流孔均為圓形孔，第一擠壓導流孔和第二擠壓導流孔的倒角分別為R9、R10；芯棒與第一矩形腔的長邊形成模腔孔寬部，芯棒與第二矩形腔的形成模腔孔窄部；

在熱擠壓模具的進料端，模腔套在模腔孔寬部處設有倒圓角R11；模腔套在模腔孔窄部處設有圓角，圓角大小為15。

另一方面，本發明還提供了一種異型方管的熱擠壓整體成型方法，采用上述的異型方管的熱擠壓模具，包括以下步驟：

步驟1、對坯料進行加熱處理并擴孔；