CN115255245B - 一种用于提高热锻效率的铝件热锻模具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及热锻模具技术领域，且公开了一种用于提高热锻效率的铝件热锻模具，包括：下模体，所述下模体的内部设有模腔，所述模腔的表面覆盖有基层；内腔，位于所述基层的内侧表面，所述内腔的内部填充有集热层，所述内腔的内部设有多个空腔，所述空腔从基层的下侧表面穿过；预热冷却组件，转动安装在所述空腔的内部，该用于提高热锻效率的铝件热锻模具，通过预热片之间的配合使用以及导热片之间的配合使用，可对基层进行预热或冷却处理，隔离片的设计，可使预热片与导热片隔开，便于单独对基层进行局部预热或冷却处理，同时隔热片与集热层和隔热层的配合，有利于减少集热层内部热量的流失，提高铝件热锻成型加工的效率。
Description
技术领域
本发明涉及热锻模具技术领域，具体为一种用于提高热锻效率的铝件热锻模具。
背景技术
热锻模具是高温材料通过热锻成型加工的方式加工时使用的模具，利用热锻模具，可通过对高温材料进行锻压获取具有一定形状结构的锻件。
为了保证高温材料热锻加工的质量，在将高温材料进行热锻加工之前，需要对热锻模具进行预热，以降低热锻模具与高温材料之间的温差，在高温材料热锻成型加工之后，需要对模具的模腔进行冷却处理，便于热锻材料成型，但是现有的热锻模具内部的预热***和冷却***为分离式设计，热锻模具内部的蓄热保温效果不佳，冷却作用范围较大，会造成模具模腔预热效率低，热锻成型件冷却效率不高。
发明内容
为解决以上现有的热锻模具内部的预热***和冷却***为分离式设计，热锻模具内部的蓄热保温效果不佳，冷却作用范围较大，会造成模具模腔预热效率低，热锻成型件冷却效率不高的问题，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于提高热锻效率的铝件热锻模具，包括：
下模体，所述下模体的内部设有模腔，所述模腔的表面覆盖有基层；
内腔，位于所述基层的内侧表面，所述内腔的内部填充有集热层，用于下模体内部的储热，所述内腔的内部设有多个空腔，所述空腔从所述基层的下侧穿过；
预热冷却组件，转动安装在所述空腔的内部，用于模腔内部的预热和冷却，所述预热冷却组件包括：
预热片，所述预热片的内部设有电加热组件，用于下模体中模腔的预热；
导热片，与所述预热片呈对称分布，用于下模体中模腔的冷却散热，所述导热片与所述预热片之间设有隔热片；
低温环，位于所述导热片的内侧表面，用于将热量传递到导管中，内部设有用于输送冷却介质的导管，利用冷却介质将低温环传递的热量带走；
隔热层，位于所述集热层远离所述基层的一侧，且处于内腔的内侧，用于集热层内部热量的保温。
进一步的，所述基层为高强度耐高温导热层，用于提高下模体中模腔内部的强度、耐热性和导热性。
进一步的，所述高强度耐高温导热层的材料及质量分数组成包括：铝0.85-1.65％，钛1.75-2.75％，碳低于0.03％，铬16.5-21％，钼1.2-1.7％，锰0.8-1.1％，硅0.9-1.1％，硫低于0.01％，铌1.5-3.8％，钴7.5-8.5％，钒0.02-0.05％，其余为镍和杂质，杂质包括氮、硼元素，镍作为时效强化相的主要形成元素，可扩大γ相区，并发生M转变，以保持钢的韧塑性和淬透性，钴可协助镍扩大γ相区，间接提高强化效果，钛、铝、钼和铌作为时效强化元素，可以形成时效强化相，同时钼元素可以防止回火脆性，提高韧塑性。
进一步的，所述集热层的热导率小于所述基层的热导率，用于减少集热层内部热量的流失。
进一步的，多组所述预热冷却组件中的预热片沿所述模腔的内表面方向可形成连接面，多组所述预热冷却组件中的导热片沿所述模腔的内表面方向可形成连接面，用于提高下模体中模腔预热或冷却的效果。
进一步的，所述低温环与导管接触的表面涂覆有辐射散热涂层，用于提高低温环中热量传递的效率。
进一步的，所述低温环与所述预热片之间通过隔热环隔开，用于减少集热层中热量的流失。
进一步的，所述隔热片、隔热环和隔热层均为隔热材料。
进一步的，所述导管的进口端通过波纹管连接有输盘，输盘与多个所述预热冷却组件内部的导管连通，用于将冷却介质输送到导管中。
进一步的，所述低温环与所述隔热环组成的圆柱体的表面设有传动轮，多个所述预热冷却组件中的传动轮通过同步带连接，用于调节预热片和导热片的位置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、该用于提高热锻效率的铝件热锻模具，通过预热片之间的配合使用以及导热片之间的配合使用，可对基层进行预热或冷却处理，隔离片的设计，可使预热片与导热片隔开，便于单独对基层进行局部预热或冷却处理，同时隔热片与集热层和隔热层的配合，有利于减少集热层内部热量的流失，既可以减小导管内部冷却介质冷却的范围，同时可减小预热片预热的范围，有利于提高预热片对下模体内部模腔预热的效率以及导热片对模腔冷却的效率，进而提高铝件热锻成型加工的效率。
2、该用于提高热锻效率的铝件热锻模具，通过基层的高强度耐高温导热层的设计，可以提高基层的表面强度，减少基层的高温变形，有利于提高铝件成型加工的精度，低温环内表面辐射散热涂层的设计，可加快物体热量传导，以提高下模体中模腔内部冷却的效率。
附图说明
图1为本发明下模体内部截面结构示意图；
图2为本发明下模体锻压成型时内部截面结构示意图；
图3为本发明下模体中锻压铝件成型冷却时内部截面结构示意图；
图4为本发明图3中A处结构示意图；
图5为本发明预热冷却组件结构示意图；
图6为本发明预热冷却组件分布结构示意图。
图中：1、下模体；2、基层；3、内腔；31、空腔；4、集热层；5、预热冷却组件；51、预热片；52、导热片；521、低温环；53、隔热片；531、隔热环；6、输盘；61、导管；7、传动轮；71、同步带；8、隔热层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
该用于提高热锻效率的铝件热锻模具的实施例如下：
请参阅图1-图6，一种用于提高热锻效率的铝件热锻模具，包括：
下模体1，下模体1的内部设有模腔，模腔的表面覆盖有基层2，基层2为高强度耐高温导热层，用于提高下模体1中模腔内部的强度、耐热性和导热性，高强度耐高温导热层的材料及质量分数组成包括：铝0.85-1.65％，钛1.75-2.75％，碳低于0.03％，铬16.5-21％，钼1.2-1.7％，锰0.8-1.1％，硅0.9-1.1％，硫低于0.01％，铌1.5-3.8％，钴7.5-8.5％，钒0.02-0.05％，其余为镍和杂质，杂质包括氮、硼元素，镍作为时效强化相的主要形成元素，可扩大γ相区，并发生M转变，以保持钢的韧塑性和淬透性，钴可协助镍扩大γ相区，间接提高强化效果，钛、铝、钼和铌作为时效强化元素，可以形成时效强化相，同时钼元素可以防止回火脆性，提高韧塑性。
内腔3，位于基层2的内侧表面，内腔3的内部填充有集热层4，用于下模体1内部的储热，集热层4的热导率小于基层2的热导率，用于减少集热层4内部热量的流失，内腔3的内部设有多个空腔31，空腔31从基层2的下侧穿过。
预热冷却组件5，转动安装在空腔31的内部，用于模腔内部的预热和冷却，预热冷却组件5包括：
预热片51，预热片51的内部设有电加热组件，用于下模体1中模腔的预热；导热片52，与预热片51呈对称分布，用于下模体1中模腔的冷却散热，导热片52与预热片51之间设有隔热片53；多组预热冷却组件5中的预热片51沿模腔的内表面方向可形成连接面，多组预热冷却组件5中的导热片52沿模腔的内表面方向可形成连接面，用于提高下模体1中模腔预热或冷却的效果。
低温环521，位于导热片52的内侧表面，用于将热量传递到导管61中，内部设有用于输送冷却介质的导管61，利用冷却介质将低温环521传递的热量带走，低温环521与导管61接触的表面涂覆有辐射散热涂层，用于提高低温环521中热量传递的效率，低温环521与预热片51之间通过隔热环531隔开，用于减少集热层4中热量的流失，隔热片53、隔热环531和隔热层8均为隔热材料。
隔热层8，位于集热层4远离基层2的一侧，且处于内腔3的内侧，用于集热层4内部热量的保温，导管61的进口端通过波纹管连接有输盘6，输盘6与多个预热冷却组件5内部的导管61连通，用于将冷却介质输送到导管61中。
低温环521与隔热环531组成的圆柱体的表面设有传动轮7，多个预热冷却组件5中的传动轮7通过同步带71连接，用于调节预热片51和导热片52的位置。
工作原理：
在利用该热锻模具对铝件进行热锻加工时，首先对下模体1进行预热，通过同步带71和传动轮7带动预热冷却组件5转动，使预热片51与基层2的内表面相对应，同时使多个预热片51相互连接成连接面，从而在基层2的内表面形成预热面，通过预热片51内部的电加热组件对预热片51进行加热，并通过基层2对下模体1的模腔进行预热。
下模体1的模腔预热完成之后，将高温铝件放置在模腔中，利用锻压设备对铝件进行热锻成型加工，在对高温铝件进行热锻加工时，高温铝件中的部分温度会通过基层2进入到集热层4中，当铝件热锻成型加工完成之后，通过同步带71和传动轮7带动预热冷却组件5转动，使导热片52与基层2的内表面相对应，同时使多个导热片52相互连接成连接面，从而在基层2的内表面形成导热面，同时导热片52与预热片51之间会被隔热片53和隔热环531隔开。
通过输盘6将冷却介质输送到导管61中，模腔内部的热量会通过基层2和导热面进入到低温环521中，并由低温环521内表面的辐射散热涂层将热量扩散到冷却介质中，被冷却介质带走，以此对模腔进行冷却降温，同时集热层4内部仅有部分热量传递到导管61中，当模腔内部铝件冷却完成之后需要对其他高温铝件材料进行热锻加工时，将预热片51调节到与基层2内表面相对应的位置，此时集热层4仍会存在一定的热量，预热片51可通过其内部的电加热组件对基层2进行快速预热处理，从而可提高高温铝件材料连续热锻加工的效率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种用于提高热锻效率的铝件热锻模具，包括：
下模体（1），所述下模体（1）的内部设有模腔，所述模腔的表面覆盖有基层（2）；
内腔（3），位于所述基层（2）的内侧表面，所述内腔（3）的内部填充有集热层（4），所述内腔（3）的内部设有多个空腔（31），所述空腔（31）从所述基层（2）的下侧穿过；
预热冷却组件（5），转动安装在所述空腔（31）的内部，用于模腔内部的预热和冷却，所述预热冷却组件（5）包括：
预热片（51），所述预热片（51）的内部设有电加热组件；
导热片（52），与所述预热片（51）呈对称分布，所述导热片（52）与所述预热片（51）之间设有隔热片（53）；
低温环（521），位于所述导热片（52）的内侧表面，内部设有用于输送冷却介质的导管（61）；
隔热层（8），位于所述集热层（4）远离所述基层（2）的一侧，且处于内腔（3）的内侧；
所述低温环（521）与所述预热片（51）之间通过隔热环（531）隔开；
所述导管（61）的进口端通过波纹管连接有输盘（6），输盘（6）与多个所述预热冷却组件（5）内部的导管（61）连通；
所述低温环（521）与所述隔热环（531）组成的圆柱体的表面设有传动轮（7），多个所述预热冷却组件（5）中的传动轮（7）通过同步带（71）带连接。
2.根据权利要求1所述的用于提高热锻效率的铝件热锻模具，其中，所述基层（2）为高强度耐高温导热层。
3.根据权利要求2所述的用于提高热锻效率的铝件热锻模具，其中，所述高强度耐高温导热层的材料及质量分数组成包括：铝0.85-1.65%，钛1.75-2.75%，碳低于0.03%，铬16.5-21%，钼1.2-1.7%，锰0.8-1.1%，硅0.9-1.1%，硫低于0.01%，铌1.5-3.8%，钴7.5-8.5%，钒0.02-0.05%，其余为镍和杂质。
4.根据权利要求1所述的用于提高热锻效率的铝件热锻模具，其中，所述集热层（4）的热导率小于所述基层（2）的热导率。
5.根据权利要求1所述的用于提高热锻效率的铝件热锻模具，其中，多组所述预热冷却组件（5）中的预热片（51）沿所述模腔的内表面方向形成连接面，多组所述预热冷却组件（5）中的导热片（52）沿所述模腔的内表面方向形成连接面。
6.根据权利要求1所述的用于提高热锻效率的铝件热锻模具，其中，所述低温环（521）与导管（61）接触的表面涂覆有辐射散热涂层。
7.根据权利要求1所述的用于提高热锻效率的铝件热锻模具，其中，所述隔热片（53）、隔热环（531）和隔热层（8）均为隔热材料。
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