[发明专利]一种针对合金状态为6061FT6的大型扁宽薄壁型材的模具结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种结构型材的加工模具及加工工艺，具体涉及大型扁宽薄壁型材的模具结构及其制造方法。

背景技术

绿色建筑铝合金结构挤压型材品种多达百余种，而且规格范围广，现有绿色建筑用铝合金结构型材直接作为零部件来与相关件配合使用的，绿色建筑铝合金结构挤压型材包括各种异形型材如空心型材、实心型材和半空心型材以及各种特殊棒材；扁宽薄壁型材属于宽厚比大于100的高难度实心型材，以WYY1237型材为例如图1所示，该扁宽薄壁型材的设计要求和难度如下：

（1）WYY1237型材的合金状态为6061FT6，挤压材需经精密水、雾、气淬火和人工时效制成，要求型材的尺寸与形位精度达到超高精级水平，并具有良好的力学性能、耐磨、耐蚀、可焊等综合性能的合理匹配，但现有模具不能达到如此效果。

（2）WYY1237型材属于扁宽薄壁型材，其特点是容易发生严重的壁厚差和平面间隙，型材两端面因充料不足而壁厚尺寸不够，WYY1237型材的宽、厚比值高达而现有的平面模达不到挤压此类型材技术要求的。

（3）WYY1237型材外廓尺寸大，必须在7000吨以上的大型挤压机生产，挤压筒直径为φ418mm，型材宽度几乎与挤压筒直径相等，现有模具无法保证型材成形及宽度精度与平面间隙，不能实现批量化生产。

（4）WYY1237型材的两个支承腿与壁板角度为形位公差值已高于GB/T6892-2006高精级规定，为了确保模板顺利装卸和整体的平直度，需要反复计算与平衡金属流量的分配才能保证角度精度，从而增加了模具的设计制造难度。

发明内容

本发明的目的之一是为了克服现有技术中模具不能批量宽厚比大于100以上的高难度型材的不足，提供大型扁宽薄壁型材的模具结构，该模具能实现型材的大批量生产，生产成本低，且能够提高扁宽薄壁型材的质量。

本发明的目的之二是为了提供大型扁宽薄壁型材的模具制造方法，该制造方法能够高效的生产出高强度、高韧性、高精度和表面粗糙度抵的优质扁宽薄壁型材模具，而且能够提高模具的使用寿命。

本发明的目的之一可以通过以下技术方案实现：

大型扁宽薄壁型材的模具结构，其特征在于：模具采用分段宽展、分流组合模，所述宽展、分流组合模由上模和下模构成，所述上模中部设置两座吊桥，形成三个分流孔，分流孔的布置与型材形状几何相似，金属流经分流孔的过程中逐渐由圆形铸锭变成与型材形状相似的金属流，合理控制金属分配和调节金属流速；所述两侧的分流孔向外成两级宽展，两级宽展的角度分别为25°、5°，以增大模孔处的金属流量和压力，便于填充；所述下模的焊合室深度为40mm，从而使流动金属在焊合室内具有足够高的静水压力。

本发明的目的之一还可以通过以下技术方案实现：

本发明的进一步方案：所述下模的模孔前端设置金属导流导槽，金属导流导槽上设有金属引流导套，按型材形状进行第一次金属分配，提高型材的成形效果。

本发明的进一步方案：所述下模还设有四个桥墩，每两个桥墩构成一组桥墩，每组桥墩支撑上模的一座吊桥，以平衡金属流量和提高模具的整体强度。

本发明的进一步方案：所述上模的分流孔的分流比K_分=13。

本发明的进一步方案：所述上模的金属入面处下沉20mm，可均衡金属流动并降低挤压力。

本发明的进一步方案：所述焊合室采用异性形状。

本发明的目的之二可以通过以下技术方案实现：

大型扁宽薄壁型材的模具制造方法，其特征在于：

模具的材料选用4Cr5MoSiV1热作模具钢；

模具的坯料制作：将模块采用电渣重熔钢坯，依次经过锻造、退火，得到硬度达到HB229的模块；

模具的设计制造：采用CAD/CAM/CAE全自动加工方法，通过建立三维模型确保模具的各参数，设计出大型扁宽薄壁型材的模具结构；

模具的热处理：模具经过1035℃高温淬火，然后经过2次回火，使模具硬度值到达48～49HRC；

模具表面强化处理：采用二阶段气体氮化工艺处理，确保模具表面硬度值在HV950-1150，氮化层厚度100～160μm，提高模具使用寿命。

本发明的进一步方案：所述模具的设计制造，遵循铝合金挤压时金属流动规律，合理分配金属量和控制流速，尽量减少挤压阻力和平衡流速。

本发明的进一步方案：所述模具热处理经1035℃高温淬火。

本发明的有益效果：