雙層復合管半固態水平擠壓的模具及其應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及雙層金屬復合管的生產技術領域，特別是制備鋁鎂雙層管的模具及方法。
【背景技術】
[0002]復合雙層管是指內層、外層由異種金屬，通過一定的加工方法制備而成的管材，其中內外層材料分別具有不同的性質，能夠滿足不同工作環境的要求。
[0003]目前，復合雙層管在石油工業、航空航天、家電制造、汽車工業等領域都有廣闊的應用前景。隨著我國經濟的不斷發展，國民工業對于復合管材的需求不斷增加，對管材的性能和質量有了越來越高的要求。另外，由于我國環境問題日益突出，能源矛盾凸顯，對復合雙層管的生產工藝提出了綠色化、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合雙層管的生產工藝主要有液壓脹形法、爆炸焊接法、拉拔復合法、復合板釬焊法、離心鑄造法。液壓脹形法是指將內外管預裝配好后，密封內層管的兩端并充入高壓液體，利用液壓脹大使得內層管發生塑性變形，外層管發生彈性變形，釋放壓力后外層管彈性變形恢復，內管塑性變形不恢復，從而產生殘余應力，達到緊密貼合。這種方法結合力比較小，只能達到機械復合不能實現界面上的冶金復合，并且密封內管技術難度較大，難以大量生產。爆炸焊接法是利用在管內引爆炸藥，爆炸的沖擊波在內外管的界面上產生巨大的壓力，并且產生高溫，使得界面上的金屬在高溫高壓下發生原子擴散從而產生冶金結合。這種方法只能生產長度較短，管徑較粗的復合管。并且爆炸難以控制，生產危險性高。拉拔復合法，是將預裝配好的內外雙層管坯在拉拔模具內進行同時減徑或擴徑拉拔，拉拔過程中內外層金屬同時發生塑性變形并且在界面上受到巨大壓力，這使得界面上發生原子擴散而實現冶金結合。這種方法必須對坯料進行預加工與裝配，并且拉拔過程中耗能較高，所得產品表面質量差。復合板釬焊法是專門用于生產邦迪管的工藝。它是指將精乳不銹鋼薄板帶雙面鍍銅后進行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-銅雙層復合管。這種方法生產工藝成熟，但是對精乳鋼板的尺寸要求很高，同時釬焊的焊縫強度較低，是其結構短板。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加工才能得到復合管產品。這種方法在界面上實現了冶金結合，但是還需要后續加工，并且通常內表面質量較差。同時，對于兩種金屬的要求比較高，需要各種物理性能相似。因此，開發一種高效率、短流程、綠色化，并且界面結合強度高的生產工藝是有必要的。
[0005]鋁鎂復合雙層管是一種性能優異且應用潛力巨大的復合管材。其外層的鋁合金具有密度低，強度高，導熱性好，易加工的特點。內層鎂合金具有切削性能好，中性、堿性環境耐腐蝕性能強，抗沖擊性，比強度大等優點。鋁鎂復合雙層管能夠替代目前在汽車和家電領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。

【發明內容】

[0006]本發明提出一種能克服以上現有技術缺陷、可以高效生產出高質量的雙層復合管半固態水平擠壓的模具。
[0007]本發明包括底座、擠壓套筒、擠壓桿、內擠壓模和外擠壓模。
[0008]底座的一側開設凹槽，外擠壓模和內擠壓模分別置于所述凹槽內，且內擠壓模布置在凹槽的外側;在外擠壓模上開設擠出孔，在底座上開設與所述擠出孔同心的成形管出口；內擠壓模中心設有一個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置，所述端頭局部伸入于擠出孔內，且端頭的外表面與擠出孔的內表面之間設置間隙。
[0009]在凹型空腔狀端頭外側的內擠壓模上呈徑向對稱設置等徑的兩個外層坯料通孔。
[0010]在開設凹槽的底座一側的外側固定連接擠壓套筒，在擠壓套筒的中心開設與擠出孔同心的內擠壓孔，在與兩個外層坯料通孔相對應的擠壓套筒上分別開設外擠壓孔。
[0011]擠壓桿由外端相互連接的兩個圓柱形外管擠壓桿和一個圓柱形內管擠壓桿組成，兩個圓柱形外管擠壓桿的內端各自套置于一個外擠壓孔中，圓柱形內管擠壓桿由與內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]本發明提出的模具結構簡單、方便制造和使用，能用于對內外不同材料的金屬復合管的連續性生產，其能耗低、流程短，界面能達到高強度的冶金結合，其模具結構靈活，復用性好，可實現高效率、高質量的半固態擠壓成型。
[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，本發明還在擠壓套筒上設置加熱電阻絲。
[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設置冷卻管。
[0015]為了方便裝卸不同的內擠壓模和外擠壓模，所述底座和擠壓套筒通過螺栓連接。
[0016]為了便于內管的成形，本發明所述擠出孔的表面設有第一導流曲面。
[0017]為了減小外管的成形阻力，所述端頭的外表面設有第二導流曲面。
[0018]為了便于外管的成形。所述端頭的內表面設有第三導流曲面。
[0019]本發明另一目的是提出以上雙層復合管半固態水平擠壓的模具的應用。
[0020]S卩:用于加工外層為內層和外層為異種金屬的管材。
[0021]包括以下步驟:
1)將兩段半固態外層金屬材料分別置于擠壓套筒的兩個外擠壓孔中，將半固態內層金屬材料置于擠壓套筒的內擠壓孔中；
2)將底座、內擠壓模、外擠壓模和擠壓桿的軸向橫置，通過向底座一側推送擠壓桿，在底座的成形管出口處取得雙層復合管材。
[0022]本發明加工工藝流程簡單，耗能較低，便于生產。
[0023]為了利于擠壓和在形，在推送擠壓桿時，通過在擠壓套筒上設置的加熱電阻絲，使外層金屬材料和內層金屬材料保溫至半固態;通過在成形管出口外周設置的冷卻管，使擠出的半固態的坯料凝固。
【附圖說明】
[0024]圖1為雙層復合管半固態水平擠壓的模具的一種剖面結構示意圖。
【具體實施方式】
[0025]一、模具結構說明:
如圖1所示，本發明雙層復合管半固態水平擠壓的模具由底座10、擠壓套筒16、擠壓桿1、內擠壓模12和外擠壓模11構成。
[0026]底座1的右側開設凹槽，外擠壓模11和內擠壓模12分別置于凹槽內，外擠壓模11的外周設置凸臺，內擠壓模12布置在凹槽的外側，且隔置于外擠壓模11