雙層復(fù)合管半固態(tài)水平擠壓的模具及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雙層金屬復(fù)合管的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是制備鋁鎂雙層管的模具及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)合雙層管是指內(nèi)層、外層由異種金屬，通過一定的加工方法制備而成的管材，其中內(nèi)外層材料分別具有不同的性質(zhì)，能夠滿足不同工作環(huán)境的要求。
[0003]目前，復(fù)合雙層管在石油工業(yè)、航空航天、家電制造、汽車工業(yè)等領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國民工業(yè)對于復(fù)合管材的需求不斷增加，對管材的性能和質(zhì)量有了越來越高的要求。另外，由于我國環(huán)境問題日益突出，能源矛盾凸顯，對復(fù)合雙層管的生產(chǎn)工藝提出了綠色化、短流程化、耗能低、成材率高等要求。
[0004]目前廣泛采用的金屬復(fù)合雙層管的生產(chǎn)工藝主要有液壓脹形法、爆炸焊接法、拉拔復(fù)合法、復(fù)合板釬焊法、離心鑄造法。液壓脹形法是指將內(nèi)外管預(yù)裝配好后，密封內(nèi)層管的兩端并充入高壓液體，利用液壓脹大使得內(nèi)層管發(fā)生塑性變形，外層管發(fā)生彈性變形，釋放壓力后外層管彈性變形恢復(fù)，內(nèi)管塑性變形不恢復(fù)，從而產(chǎn)生殘余應(yīng)力，達(dá)到緊密貼合。這種方法結(jié)合力比較小，只能達(dá)到機(jī)械復(fù)合不能實(shí)現(xiàn)界面上的冶金復(fù)合，并且密封內(nèi)管技術(shù)難度較大，難以大量生產(chǎn)。爆炸焊接法是利用在管內(nèi)引爆炸藥，爆炸的沖擊波在內(nèi)外管的界面上產(chǎn)生巨大的壓力，并且產(chǎn)生高溫，使得界面上的金屬在高溫高壓下發(fā)生原子擴(kuò)散從而產(chǎn)生冶金結(jié)合。這種方法只能生產(chǎn)長度較短，管徑較粗的復(fù)合管。并且爆炸難以控制，生產(chǎn)危險(xiǎn)性高。拉拔復(fù)合法，是將預(yù)裝配好的內(nèi)外雙層管坯在拉拔模具內(nèi)進(jìn)行同時(shí)減徑或擴(kuò)徑拉拔，拉拔過程中內(nèi)外層金屬同時(shí)發(fā)生塑性變形并且在界面上受到巨大壓力，這使得界面上發(fā)生原子擴(kuò)散而實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合。這種方法必須對坯料進(jìn)行預(yù)加工與裝配，并且拉拔過程中耗能較高，所得產(chǎn)品表面質(zhì)量差。復(fù)合板釬焊法是專門用于生產(chǎn)邦迪管的工藝。它是指將精乳不銹鋼薄板帶雙面鍍銅后進(jìn)行720°卷曲在芯棒上，加熱后銅融化作為釬料填滿焊縫，從而獲得不銹鋼-銅雙層復(fù)合管。這種方法生產(chǎn)工藝成熟，但是對精乳鋼板的尺寸要求很高，同時(shí)釬焊的焊縫強(qiáng)度較低，是其結(jié)構(gòu)短板。離心鑄造法是在離心力的作用下，通過先后加入兩種金屬液獲得雙層管坯的方法。得到管坯后還需要后續(xù)加工才能得到復(fù)合管產(chǎn)品。這種方法在界面上實(shí)現(xiàn)了冶金結(jié)合，但是還需要后續(xù)加工，并且通常內(nèi)表面質(zhì)量較差。同時(shí)，對于兩種金屬的要求比較高，需要各種物理性能相似。因此，開發(fā)一種高效率、短流程、綠色化，并且界面結(jié)合強(qiáng)度高的生產(chǎn)工藝是有必要的。
[0005]鋁鎂復(fù)合雙層管是一種性能優(yōu)異且應(yīng)用潛力巨大的復(fù)合管材。其外層的鋁合金具有密度低，強(qiáng)度高，導(dǎo)熱性好，易加工的特點(diǎn)。內(nèi)層鎂合金具有切削性能好，中性、堿性環(huán)境耐腐蝕性能強(qiáng)，抗沖擊性，比強(qiáng)度大等優(yōu)點(diǎn)。鋁鎂復(fù)合雙層管能夠替代目前在汽車和家電領(lǐng)域廣泛采用的不銹鋼-銅雙層管(又稱邦迪管)，具有廣闊的市場潛力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提出一種能克服以上現(xiàn)有技術(shù)缺陷、可以高效生產(chǎn)出高質(zhì)量的雙層復(fù)合管半固態(tài)水平擠壓的模具。
[0007]本發(fā)明包括底座、擠壓套筒、擠壓桿、內(nèi)擠壓模和外擠壓模。
[0008]底座的一側(cè)開設(shè)凹槽，外擠壓模和內(nèi)擠壓模分別置于所述凹槽內(nèi)，且內(nèi)擠壓模布置在凹槽的外側(cè);在外擠壓模上開設(shè)擠出孔，在底座上開設(shè)與所述擠出孔同心的成形管出口；內(nèi)擠壓模中心設(shè)有一個(gè)朝向外擠壓模直徑逐漸減小的凹型空腔狀端頭，所述端頭與擠出孔同心設(shè)置，所述端頭局部伸入于擠出孔內(nèi)，且端頭的外表面與擠出孔的內(nèi)表面之間設(shè)置間隙。
[0009]在凹型空腔狀端頭外側(cè)的內(nèi)擠壓模上呈徑向?qū)ΨQ設(shè)置等徑的兩個(gè)外層坯料通孔。
[0010]在開設(shè)凹槽的底座一側(cè)的外側(cè)固定連接擠壓套筒，在擠壓套筒的中心開設(shè)與擠出孔同心的內(nèi)擠壓孔，在與兩個(gè)外層坯料通孔相對應(yīng)的擠壓套筒上分別開設(shè)外擠壓孔。
[0011]擠壓桿由外端相互連接的兩個(gè)圓柱形外管擠壓桿和一個(gè)圓柱形內(nèi)管擠壓桿組成，兩個(gè)圓柱形外管擠壓桿的內(nèi)端各自套置于一個(gè)外擠壓孔中，圓柱形內(nèi)管擠壓桿由與內(nèi)擠壓孔適配的大徑段和與擠出孔適配的小徑段組成，大徑段和小徑段同心且固定連接。
[0012]本發(fā)明提出的模具結(jié)構(gòu)簡單、方便制造和使用，能用于對內(nèi)外不同材料的金屬復(fù)合管的連續(xù)性生產(chǎn)，其能耗低、流程短，界面能達(dá)到高強(qiáng)度的冶金結(jié)合，其模具結(jié)構(gòu)靈活，復(fù)用性好，可實(shí)現(xiàn)高效率、高質(zhì)量的半固態(tài)擠壓成型。
[0013]另外，為了用于加熱模具并保證擠壓過程中溫度保持恒定，本發(fā)明還在擠壓套筒上設(shè)置加熱電阻絲。
[0014]為了使從成形管出擠出的制品能夠具有一定的成形度，在成形管出口外周的底座內(nèi)設(shè)置冷卻管。
[0015]為了方便裝卸不同的內(nèi)擠壓模和外擠壓模，所述底座和擠壓套筒通過螺栓連接。
[0016]為了便于內(nèi)管的成形，本發(fā)明所述擠出孔的表面設(shè)有第一導(dǎo)流曲面。
[0017]為了減小外管的成形阻力，所述端頭的外表面設(shè)有第二導(dǎo)流曲面。
[0018]為了便于外管的成形。所述端頭的內(nèi)表面設(shè)有第三導(dǎo)流曲面。
[0019]本發(fā)明另一目的是提出以上雙層復(fù)合管半固態(tài)水平擠壓的模具的應(yīng)用。
[0020]S卩:用于加工外層為內(nèi)層和外層為異種金屬的管材。
[0021]包括以下步驟:
1)將兩段半固態(tài)外層金屬材料分別置于擠壓套筒的兩個(gè)外擠壓孔中，將半固態(tài)內(nèi)層金屬材料置于擠壓套筒的內(nèi)擠壓孔中；
2)將底座、內(nèi)擠壓模、外擠壓模和擠壓桿的軸向橫置，通過向底座一側(cè)推送擠壓桿，在底座的成形管出口處取得雙層復(fù)合管材。
[0022]本發(fā)明加工工藝流程簡單，耗能較低，便于生產(chǎn)。
[0023]為了利于擠壓和在形，在推送擠壓桿時(shí)，通過在擠壓套筒上設(shè)置的加熱電阻絲，使外層金屬材料和內(nèi)層金屬材料保溫至半固態(tài);通過在成形管出口外周設(shè)置的冷卻管，使擠出的半固態(tài)的坯料凝固。
【附圖說明】
[0024]圖1為雙層復(fù)合管半固態(tài)水平擠壓的模具的一種剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]一、模具結(jié)構(gòu)說明:
如圖1所示，本發(fā)明雙層復(fù)合管半固態(tài)水平擠壓的模具由底座10、擠壓套筒16、擠壓桿1、內(nèi)擠壓模12和外擠壓模11構(gòu)成。
[0026]底座1的右側(cè)開設(shè)凹槽，外擠壓模11和內(nèi)擠壓模12分別置于凹槽內(nèi)，外擠壓模11的外周設(shè)置凸臺，內(nèi)擠壓模12布置在凹槽的外側(cè)，且隔置于外擠壓模11