CN103658216B

CN103658216B - 一种开架式气化器用铝合金翅片管挤压模具

Info

Publication number: CN103658216B
Application number: CN201310621109.2A
Authority: CN
Inventors: 李培跃; 李士凯; 胡伟民; 蒋鹏
Original assignee: 725th Research Institute of CSIC
Current assignee: 725th Research Institute of CSIC
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2033-11-29
Also published as: CN103658216A

Abstract

一种开架式气化器用铝合金翅片管挤压模具，涉及一种挤压模具，包括上模（2.1）、下模（2.2）和模芯（2.7），沿上模轴线设有与上模一体的模芯，模芯与上模外壁通过沿轴线均布的分流桥（2.5）相连，模芯末端呈翅片管内孔形状实体结构，下模与上模分流孔对应位置设有凹陷，下模与上模组合后由模芯下端和凹陷外侧形成的腔室为焊合室，下模沿轴线开有通孔，通孔呈翅片管外表形状镂空结构形成工作带（2.8），模具装配后，下模的工作带与模芯之间形成模孔，模孔呈翅片管结构，下模模孔下部开有尺寸更大的空刀结构（2.9）；本发明解决了受成型模具制约，国内尚且没有生产出尺寸合格、耐压性能高的开架式气化器用翅片管的问题。

Description

一种开架式气化器用铝合金翅片管挤压模具

【技术领域】

本发明涉及一种挤压模具，具体涉及一种开架式气化器用铝合金换热翅片管挤压模具。

【背景技术】

液态天然气（LiquefiedNaturalGas）适合运输和储存，液态天然气（LNG）气化器是整个LNG供应流程中的关键设备，目前常用的是开架式气化器。翅片管为开架式气化器核心部件，翅片管的耐压能力决定了整个开架式气化器的安全性能，制造精度直接影响气化器的换热效率。翅片管结构复杂，如图1所示，不但具有若干个外翅片1.1，管内还设有若干内翅片1.2，翅片管长度一般要求在4～10米。另外，翅片管尺寸精度要求精度高，表面粗糙度要求10μm≤Ra≤50μm、弯曲度要求非常严格≤2mm/m，翅片管翅片（外翅片1.1和内翅片1.2）的精度直接影响气化器的换热效率和气化器的装配精度。翅片管使用环境苛刻，气化器工作时翅片管内部为液态天然气和气态天然气的混合气体，温度范围为-162℃～20℃（气化器设计要求温度为-196℃～60℃），内部压力高达8~15MPa。目前，国内尚且没有生产出合格的开架式气化器用翅片管，也直接影响了开架式气化器的国产化进程。

申请号为201180025194.5、公开号为102906529A、名称为“多层传热管、多层传热管的制造方法及该制造方法所使用的成形工具”的专利申请文件中，公开了“所述成形工具具备形成有供多层管材料***的插通孔的引导部，引导部具有形成多数插通孔的至少一部分且相对于所述多层管材料的***方向倾斜规定的角度的引导面，插通孔的出侧部是与所述多层传热管的截面形状对应的形状，引导面所述插通孔的入侧的开口为大致圆状，并且与所述***方向垂直的截面形状从所述入侧的开口向所述插通孔的出侧部连续变化，出侧开口面积比入侧开口面积小”，该方法使用的成型坯料制备难度大、成本高，传热管成型过程基体金属（Al）与牺牲阳极覆膜材料层（Al+Zn）容易出现流动不均匀，造成成型后的管材存在分层等问题，降低管材的耐压性能、尺寸精度和表面质量。

【发明内容】

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种开架式气化器用铝合金翅片管挤压模具，本发明解决了受成型模具制约因素影响，国内尚且没有生产出尺寸合格、耐压性能高的开架式气化器用翅片管的问题，采用本发明挤压成型的翅片管尺寸精度高、表面粗糙度小、耐压性能高，满足LNG开架式气化器对翅片管的要求。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种开架式气化器用铝合金翅片管挤压模具，包括上模、下模和模芯，所述上模为圆柱形结构，沿上模轴线设有与上模一体的模芯，所述模芯与上模外壁通过沿轴线均布的分流桥相连，上模外壁、模芯和分流桥组合围成的型腔为模具分流孔，模芯头部呈圆柱形结构，模芯末端呈翅片管内孔形状实体结构，所述下模为圆柱形结构，下模与上模模具分流孔对应位置设有凹陷，下模与上模组合后由模芯下端和凹陷外侧形成的腔室为焊合室，下模沿轴线开有通孔，所述通孔呈翅片管外表形状镂空结构形成工作带，模具装配后，下模的工作带与模芯之间形成模孔，所述模孔结构呈翅片管结构，下模模孔下部开有尺寸更大的空刀结构，在上模和下模的一侧设置有定位孔，所述定位孔与定位销配合连接，在上模和下模的另一侧设置有连接螺栓孔，所述上模和下模通过连接螺栓穿过所述连接螺栓孔联接在一起。

所述的开架式气化器用铝合金翅片管挤压模具，所述下模的焊合室平面上沿通孔的周围设置有凸起的挡流槽，所述挡流槽距离下模沿轴线设置的通孔距离为3～15mm，所述挡流槽断面为矩形，所述矩形高度为3～10mm，宽度为3～20mm，所述挡流槽的棱角采用过渡圆角自然过渡。

所述的开架式气化器用铝合金翅片管挤压模具，所述空刀结构为尺寸更大的圆形台阶结构，所述空刀结构呈圆孔结构，所述空刀结构的直径为1.1D₁～2D₁。

所述的开架式气化器用铝合金翅片管挤压模具，所述下模与上模模具分流孔对应位置设置的凹陷底部为平面，凹陷深度≥10mm。

所述的开架式气化器用铝合金翅片管挤压模具，所述模芯的头部和末端采用圆弧过渡，圆弧半径R＞50mm。

所述的开架式气化器用铝合金翅片管挤压模具，所述下模圆柱外径与上模圆柱外径相同，设定铝合金翅片管外翅片顶部所在圆外径为D₁，内翅片顶部所在圆直径D₂，上模的圆柱外径≥5D₁，上模外壁厚度≥D₁，头部呈圆柱形结构的模芯直径为1.1D₁～2D₁。

所述的开架式气化器用铝合金翅片管挤压模具，所述分流桥的宽度≥5mm，模具分流孔所在圆周外径为2D₁～4D₁。

所述的开架式气化器用铝合金翅片管挤压模具，所述工作带的宽度≥10mm。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：

1、通过所述的开架式气化器用铝合金翅片管挤压模具挤压成型出的翅片管尺寸精度高（±0.5mm），翅片管平直度高（2mm/m），表面粗糙度小（10μm≤Ra≤30μm）；

2、定位销和定位孔的设计，使得上下模具能够准确定位，严格控制内翅片与外翅片的相对位置，保证翅片管的尺寸精度；

3、挡流槽的设计使得焊合室内金属压力进一步升高，提高了翅片管的熔合效果，同时使得工作带处整个截面金属流动均匀，消除了复杂型材的分层现象，提高了翅片管的耐压性能，水压试验结果表面，24MPa条件下保压30min无泄漏，气压条件下16MPa保压30min无泄漏，翅片管***极限压力达90MPa，满足气化器设计要求。

【附图说明】

图1是开架式气化器用翅片管结构示意图；

图2是开架式气化器用翅片管横截面示意图；

图3为本发明的纵剖面结构示意图；

图4为本发明的上模横剖面结构示意图；

图5为本发明的模孔处横截面结构示意图；

在图中：1.1、外翅片；1.2、内翅片；2.1、上模；2.2、下模；2.3、定位销；2.4、连接螺栓；2.5、分流桥；2.6、挡流槽；2.7、模芯；2.8、工作带；2.9、空刀结构。

【具体实施方式】

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进，本发明并不局限于下面的实施例；

设定铝合金翅片管外翅片顶部所在圆外径为D₁，内翅片顶部所在圆直径D₂。

结合附图2~4所述的开架式气化器用铝合金翅片管挤压模具，包括上模2.1、模芯2.7和下模2.2，所述上模2.1为圆柱形结构，沿上模2.1轴线设有与上模2.1一体的模芯2.7，所述模芯2.7与上模2.1外壁通过沿轴线均布的分流桥2.5相连，上模2.1外壁、模芯2.7和分流桥2.5组合围成的型腔为模具分流孔，所述分流桥2.5的宽度≥5mm，模具分流孔所在圆周外径为2D₁～4D₁。模芯2.7头部呈圆柱形结构，模芯2.7末端呈翅片管内孔形状实体结构，所述模芯2.7的头部和末端采用圆弧过渡，圆弧半径R＞50mm。所述下模2.2为圆柱形结构，所述下模2.2圆柱外径与上模2.1圆柱外径相同，上模2.1的圆柱外径≥5D₁，上模2.1外壁厚度≥D₁，头部呈圆柱形结构的模芯2.7直径为1.1D₁～2D₁。下模2.2与上模2.1模具分流孔对应位置设有凹陷，所述凹陷底部为平面，凹陷深度≥10mm。下模2.2与上模2.1组合后由模芯2.7下端和凹陷外侧形成的腔室为焊合室，所述下模2.2的焊合室平面上沿通孔的周围设置有凸起的挡流槽2.6，所述挡流槽2.6距离下模2.2沿轴线设置的通孔距离为3～15mm，所述挡流槽2.6断面为矩形，所述矩形高度为3～10mm，宽度为3～20mm，所述挡流槽2.6的棱角采用过渡圆角自然过渡。下模2.2沿轴线开有通孔，所述通孔呈翅片管外表形状镂空结构形成工作带2.8，所述工作带2.8的宽度≥10mm。模具装配后，下模2.2的工作带2.8与模芯2.7之间形成模孔，所述模孔结构呈翅片管结构，下模2.2模孔下部开有尺寸更大的空刀结构2.9，所述空刀结构2.9为尺寸更大的圆形台阶结构，所述空刀结构2.9呈圆孔结构，所述空刀结构2.9的直径为1.1D₁～2D₁。在上模2.1和下模2.2的一侧设置有定位孔，所述定位孔与定位销2.3配合连接，在上模2.1和下模2.2的另一侧设置有连接螺栓孔，所述上模2.1和下模2.2通过连接螺栓2.4穿过所述连接螺栓孔联接在一起。

所述的开架式气化器用铝合金翅片管挤压模具，材料采用具有较好的综合性能，耐磨、耐高温、耐冲击挤压和循环应力作用模具钢制成。

实施本发明所述的开架式气化器用铝合金翅片管挤压模具，挤压前，首先采用定位销2.3将上模2.1与下模2.2固定相对位置，然后采用连接螺栓2.4将上模2.1和下模2.2连接成为一体，安装在挤压机模座上。挤压时，挤压筒中的金属被分流桥2.5分离成若干股，沿着模具分流孔流入焊合室，焊合室内金属在高温、高压条件下进行焊合后，流过挡流槽2.6，通过模芯2.7和工作带2.8形成的模孔，经过下模2.2后空刀结构2.9，最终形成尺寸精度符合要求的翅片管。

经测定，该模具制造的翅片管表面粗糙度Ra不大于30μm，平直度不大于2mm/5m，尺寸精度不大于±0.3mm，横截面金相组织分析发现，挤压时金属流动均匀，横截面无分层现象，熔合面熔合良好，压力试验结果显示，水压24MPa保压30min，无泄漏，气压16MPa保压30min，无泄漏，满足气化器设计和使用要求。

受成型模具制约因素影响，国内尚且没有生产出尺寸合格、耐压性能高的开架式气化器用翅片管的问题，本发明所述的开架式气化器用铝合金翅片管挤压模具，生产耐压性能、尺寸精度、表面质量合格的高效铝合金换热翅片管，填补国内空白，满足开架式气化器国产化需求。

本发明未详述部分为现有技术。

为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和本发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims

1.一种开架式气化器用铝合金翅片管挤压模具，包括上模（2.1）、下模（2.2）和模芯（2.7），其特征是：所述上模（2.1）为圆柱形结构，沿上模（2.1）轴线设有与上模（2.1）一体的模芯（2.7），所述模芯（2.7）与上模（2.1）外壁通过沿轴线均布的分流桥（2.5）相连，上模（2.1）外壁、模芯（2.7）和分流桥（2.5）组合围成的型腔为模具分流孔，模芯（2.7）头部呈圆柱形结构，模芯（2.7）末端呈翅片管内孔形状实体结构，所述下模（2.2）为圆柱形结构，下模（2.2）与上模（2.1）模具分流孔对应位置设有凹陷，下模（2.2）与上模（2.1）组合后由模芯（2.7）下端和凹陷外侧形成的腔室为焊合室，下模（2.2）沿轴线开有通孔，所述通孔呈翅片管外表形状镂空结构形成工作带（2.8），模具装配后，下模（2.2）的工作带（2.8）与模芯（2.7）之间形成模孔，所述模孔结构呈翅片管结构，下模（2.2）模孔下部开有尺寸更大的空刀结构（2.9），在上模（2.1）和下模（2.2）的一侧设置有定位孔，所述定位孔与定位销（2.3）配合连接，在上模（2.1）和下模（2.2）的另一侧设置有连接螺栓孔，所述上模（2.1）和下模（2.2）通过连接螺栓（2.4）穿过所述连接螺栓孔联接在一起；所述下模（2.2）的焊合室平面上沿通孔的周围设置有凸起的挡流槽（2.6），所述挡流槽（2.6）距离下模（2.2）沿轴线设置的通孔距离为3～15mm，所述挡流槽（2.6）断面为矩形，所述矩形高度为3～10mm，宽度为3～20mm，所述挡流槽（2.6）的棱角采用过渡圆角自然过渡。

2.根据权利要求1所述的开架式气化器用铝合金翅片管挤压模具，其特征是：所述空刀结构（2.9）为尺寸更大的圆形台阶结构，所述空刀结构（2.9）呈圆孔结构，设定铝合金翅片管外翅片顶部所在圆外径为D₁，内翅片顶部所在圆直径D₂，所述空刀结构（2.9）的直径为1.1D₁～2D₁。

3.根据权利要求1所述的开架式气化器用铝合金翅片管挤压模具，其特征是：所述下模（2.2）与上模（2.1）模具分流孔对应位置设置的凹陷底部为平面，凹陷深度≥10mm。

4.根据权利要求1所述的开架式气化器用铝合金翅片管挤压模具，其特征是：所述模芯（2.7）的头部和末端采用圆弧过渡，圆弧半径R＞50mm。

5.根据权利要求1所述的开架式气化器用铝合金翅片管挤压模具，其特征是：所述下模（2.2）圆柱外径与上模（2.1）圆柱外径相同，设定铝合金翅片管外翅片顶部所在圆外径为D₁，内翅片顶部所在圆直径D₂，上模（2.1）的圆柱外径≥5D₁，上模（2.1）外壁厚度≥D₁，头部呈圆柱形结构的模芯（2.7）直径为1.1D₁～2D₁。

6.根据权利要求1所述的开架式气化器用铝合金翅片管挤压模具，其特征是：设定铝合金翅片管外翅片顶部所在圆外径为D₁，所述分流桥（2.5）的宽度≥5mm，模具分流孔所在圆周外径为2D₁～4D₁。

7.根据权利要求1所述的开架式气化器用铝合金翅片管挤压模具，其特征是：所述工作带（2.8）的宽度≥10mm。