專利名稱：一種鋁型材擠壓模具的液氮冷卻方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬型材加工領(lǐng)域，尤其涉及一種鋁型材擠壓模具的液氮冷卻方法及裝置。
背景技術(shù)：
隨著中國經(jīng)濟的騰飛，鋁合金型材的生產(chǎn)、應用和消費得到迅猛的發(fā)展，2007年中國鋁型材的產(chǎn)量已經(jīng)達到約540萬噸，其中建筑鋁型材的產(chǎn)量超過390萬噸，連續(xù)三年穩(wěn)居世界第一，成為世界最大的擠壓鋁材生產(chǎn)國和消費國。擠壓鋁材包括管材、棒材、型材和線材，其中，以擠壓型材的生產(chǎn)難度最大、品種規(guī)格最多、產(chǎn)量最大。然而，鋁材擠壓的低 速度，低效率卻阻礙了擠壓鋁材產(chǎn)量和質(zhì)量的進一步提高。如在國內(nèi)，擠壓性很好的應用最為廣泛的建筑型材用6063鋁合金，實心型材的擠壓速度在15m/min-35m/min之間，空心型材在10m/min-30m/min之間，而目前國際上較為先進的擠壓技術(shù)也只能使擠壓速度維持在30m/min-50m/min之間，因此,如何通過提高擠壓速度來提高產(chǎn)量并同時保持質(zhì)量，成為型材擠壓工藝中改良的關(guān)鍵。擠壓過程中由于塑性變形生熱、合金與模具摩擦生熱均會使得合金溫度上升，在?？壮隹谔庍_到最高，并且擠壓速度越快，溫度上升越高。擠壓出口溫度過高，會使得型材力學性能下降、表面氧化變化、甚至發(fā)生熱裂。目前國內(nèi)的企業(yè)為了避免因溫度高出現(xiàn)廢品，均采用較低的擠壓速度，因此擠壓效率非常低。因此，現(xiàn)有方法還有待于改進和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有方法的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種鋁型材擠壓模具的液氮冷卻方法及裝置，旨在解決目前鋁合金型材擠壓過程因溫度過高導致產(chǎn)品質(zhì)量下降，影響加工效率的問題。本發(fā)明的方法方案如下:
一種鋁型材擠壓模具的液氮冷卻方法，其中，在擠壓模墊上根據(jù)模墊截面形狀開溝槽，在鋁型材擠壓過程中檢測模具溫度并反饋給閉環(huán)控制系統(tǒng)，所述閉環(huán)控制系統(tǒng)根據(jù)模具溫度的反饋控制通入所述擠壓模墊溝槽中液氮的流量，實現(xiàn)對模具及鋁型材的冷卻，所述擠壓模具及鋁型材的溫度控制在44(T480°C。所述的鋁型材擠壓模具的液氮冷卻方法，其中，氮氣通過真空保溫絕熱管輸送，使用二次深冷器確保氮氣在輸送過程中為液體狀態(tài)。所述的鋁型材擠壓模具的液氮冷卻方法，其中，所述通過閉環(huán)控制系統(tǒng)控制液氮冷卻過程分為自動和手動控制兩種模式。所述的鋁型材擠壓模具的液氮冷卻方法，其中，所述閉環(huán)控制系統(tǒng)通過液氮控制閥調(diào)節(jié)液氮的流量實現(xiàn)對擠壓模具及鋁型材溫度的控制。所述的鋁型材擠壓模具的液氮冷卻方法，其中，所述檢測的模具溫度具體是檢測的擠壓機出口處鋁型材的溫度。所述的鋁型材擠壓模具的液氮冷卻方法，其中，通過閉環(huán)控制系統(tǒng)中的紅外測溫儀監(jiān)測所述擠壓機出口處的鋁型材溫度。一種鋁型材擠壓模具的液氮冷卻裝置，其中，包括有開有溝槽的擠壓模墊、液氮儲罐、真空保溫絕熱管、二次深冷器及閉環(huán)控制系統(tǒng)；所述閉環(huán)控制系統(tǒng)由紅外測溫儀、計算機控制系統(tǒng)、液氮控制閥組成；
所述液氮儲罐通過真空保溫絕熱管與擠壓模墊的溝槽相通，所述二次深冷器和液氮控制閥設(shè)置在所述真空保溫絕熱管上，所述計算機系統(tǒng)通過紅外測溫儀測定擠壓機出口處的鋁型材溫度，并根據(jù)檢測溫度的反饋控制液氮控制閥調(diào)節(jié)進入擠壓模墊溝槽的液氮流量，實現(xiàn)對模具及鋁型材的冷卻。有益效果:本發(fā)明提供一種一種鋁型材擠壓模具的液氮冷卻方法及裝置，通過在擠壓模墊上開溝槽，并在型材擠壓過程中往溝槽中通入液氮，且利用閉環(huán)控制系統(tǒng)控制液氮冷卻過程，使得擠壓模具的溫度控制在44(T480°C，避免了鋁合金型材擠壓過程因溫度過高導致產(chǎn)品質(zhì)量下降，擠壓效率低下的問題，使模具擠壓速度提高10-50%，模具使用壽命進一步延長的同時，產(chǎn)品品質(zhì)也得到提高，所加工的鋁型材的尺寸精度更高，表面光潔度更好，廢品率也進一步降低。


圖1為本發(fā)明的鋁型材擠壓模具的液氮冷卻裝置的連接示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種鋁型材擠壓模具的液氮冷卻方法及裝置，為使本發(fā)明的目的、方法方案及效果更加清楚、明確，以下對本發(fā)明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖1所示的是本發(fā)明鋁型材擠壓模具的液氮冷卻裝置的連接示意圖，所述裝置包括有開有溝槽的擠壓模墊500、液氮儲罐100、真空保溫絕熱管200、二次深冷器400及閉環(huán)控制系統(tǒng)，所述閉環(huán)控制系統(tǒng)由紅外測溫儀600、計算機控制系統(tǒng)700、液氮控制閥300組成。所述液氮儲罐100通過真空保溫絕熱管200與所述擠壓模墊500的溝槽相通，真空保溫絕熱管200盡可能降低液氮在輸送過程中與外界環(huán)境之間進行熱量交換，保證液氮不受真空保溫絕熱管200外外界溫度的影響，避免了液氮因氣化而無法正常流出的問題。另外在所述真空保溫絕熱管200上還設(shè)置有二次深冷器400和液氮控制閥300，二次深冷器400可進一步深冷液氮，確保液氮在到達模具之前始終為液體。在擠壓模墊500上根據(jù)模墊截面形狀的不同來開設(shè)溝槽，為延長液氮在溝槽中的滯留時間可將溝槽設(shè)置為螺旋帶狀或者將溝槽槽壁設(shè)置齒狀起伏，這樣都能最大限度滯留液氮，進而最大化利用液氮冷卻。由于擠壓過程中由于塑性變形生熱、合金與模具摩擦生熱均會使得合金溫度上升，在模孔出口處達到最高，因此，將紅外測溫儀600設(shè)定為測定擠壓機出口處的鋁型材溫度。在擠壓開始前，設(shè)定擠壓機出口處的鋁型材溫度需控制在44(T480°C，在此溫度范圍，使得擠壓壓力在擠壓機和模具的可承受范圍內(nèi)，又能保證模具自身不因溫度過高而受損，若溫度太低，擠壓壓力上升，擠壓機和模具壽命縮短，溫度太高，模具壽命同樣會縮短，超過500度，則存在回火軟化風險，而且在此溫度范圍內(nèi)，可降低擠壓刮痕的形成，保證所加工的鋁型材具有良好的表面光潔度，鋁型材的尺寸也更加精確，產(chǎn)品廢品率相應降低，同時溫度的降低也延長了模具的使用壽命。由于擠壓溫度得到控制，模具的擠壓速度可進一步提升，相較于傳統(tǒng)鋁型材擠壓模具，速度可提高10-50%。因此，在此溫度范圍，極好地實現(xiàn)了生產(chǎn)效率和加工品質(zhì)的平衡。在擠壓過程中，紅外測溫儀600將全過程監(jiān)測該處的型材溫度。該溫度傳送到計算機控制系統(tǒng)700與設(shè)定溫度進行比較后，將自動輸出PID控制信號來驅(qū)動液氮控制閥300的開關(guān)大小來調(diào)節(jié)液氮注入量，通過對型材出口溫度進行自動控制，達到控制模具溫度的目的。整個通氮過程根據(jù)不同機臺的擠壓周期均采用PLC控制。PLC根據(jù)模子在裝料和擠壓周期的不同時段，可以靈活采用不同的流量使模子的溫度可以控制在一個窄小的范圍，PLC接受擠壓機的工作信號，自動調(diào)整通氮流量。本發(fā)明的鋁型材擠壓模具液氮冷卻裝置的上述自動模式可減少工人的勞動強度，避免由于人誤操作所導致的液氮的大量泄漏等安全事故，防止人員傷害事故的發(fā)生。同時自動模式相對于人手動操作，其液氮流量調(diào)節(jié)更精確，更及時，可節(jié)省液氮用量，液氮利用效率明顯提高。 本發(fā)明中，通過閉環(huán)控制系統(tǒng)控制液氮冷卻過程除上述自動模式外還設(shè)置手動模式?？筛鶕?jù)不同的工藝要求進行人工調(diào)整液氮流量，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。這樣保證當計算機控制系統(tǒng)700出現(xiàn)故障時，可通過人工及時進行接管，采取手動控制模式進行生產(chǎn)，保證了生產(chǎn)的正常運行，體現(xiàn)了安全生產(chǎn)的要求。在手動模式下，可根據(jù)出口處型材的溫度變化，人工制定擠壓工作中液氮控制閥的開度與擠壓時間對應的過程參數(shù)，以控制擠壓機出口處擠出鋁型材的溫度，從而達到控制模具溫度的目的。
另外，本發(fā)明系統(tǒng)在所有可能的盲管區(qū)域均安裝安全泄壓閥，以保證系統(tǒng)安全。擠壓機工作信號與計算機控制系統(tǒng)指令是同步的，當擠壓機停止擠壓信號發(fā)出后，計算機控制系統(tǒng)同時接受到停止指令，液氮控制閥自動切斷，同樣可避免操作工人在誤操作時，引起液氮大量泄漏，防止人員傷害事故的發(fā)生。本發(fā)明提供一種鋁型材擠壓模具的液氮冷卻方法及裝置，通過在擠壓模墊上開溝槽，并在型材擠壓過程中往溝槽中通入液氮，且利用閉環(huán)控制系統(tǒng)控制液氮冷卻過程，使得擠壓模具的溫度控制在44(T480°C，避免了鋁合金型材擠壓過程因溫度過高導致產(chǎn)品質(zhì)量下降，擠壓效率低下的問題，使模具擠壓速度提高10-50%，模具使用壽命進一步延長的同時，產(chǎn)品品質(zhì)也得到提高，所加工的鋁型材的尺寸精度更高，表面光潔度更好，廢品率也進一步降低。應當理解的是，本發(fā)明的應用不限于上述的舉例，對本領(lǐng)域普通方法人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種鋁型材擠壓模具的液氮冷卻方法，其特征在于，在擠壓模墊上根據(jù)模墊截面形狀開溝槽，在鋁型材擠壓過程中檢測模具溫度并反饋給閉環(huán)控制系統(tǒng)，所述閉環(huán)控制系統(tǒng)根據(jù)模具溫度的反饋控制通入所述擠壓模墊溝槽中液氮的流量，實現(xiàn)對模具及鋁型材的冷卻，所述擠壓模具及鋁型材的溫度控制在44(T480°C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁型材擠壓模具的液氮冷卻方法，其特征在于，氮氣通過真空保溫絕熱管輸送，使用二次深冷器確保氮氣在輸送過程中為液體狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁型材擠壓模具的液氮冷卻方法，其特征在于，所述通過閉環(huán)控制系統(tǒng)控制液氣冷卻過程分為自動和手動控制兩種t吳式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁型材擠壓模具的液氮冷卻方法，其特征在于，所述閉環(huán)控制系統(tǒng)通過液氮控制閥調(diào)節(jié)液氮的流量實現(xiàn)對擠壓模具及鋁型材溫度的控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁型材擠壓模具的液氮冷卻方法，其特征在于，所述檢測的模具溫度具體是檢測的擠壓機出口處鋁型材的溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋁型材擠壓模具的液氮冷卻方法，其特征在于，通過閉環(huán)控制系統(tǒng)中的紅外測溫儀監(jiān)測所述擠壓機出口處的鋁型材溫度。
7.一種鋁型材擠壓模具的液氮冷卻裝置，其特征在于，包括有開有溝槽的擠壓模墊、液氮儲罐、真空保溫絕熱管、二次深冷器及閉環(huán)控制系統(tǒng)；所述閉環(huán)控制系統(tǒng)由紅外測溫儀、計算機控制系統(tǒng)、液氮控制閥組成； 所述液氮儲罐通過真空保溫絕熱管與擠壓模墊的溝槽相通，所述二次深冷器和液氮控制閥設(shè)置在所述真空保溫絕熱管上，所述計算機系統(tǒng)通過紅外測溫儀測定擠壓機出口處的鋁型材溫度，并根據(jù)檢測溫度的反饋控制液氮控制閥調(diào)節(jié)進入擠壓模墊溝槽的液氮流量，實現(xiàn)對模具及鋁型材的冷卻。
全文摘要
本發(fā)明公開一種鋁型材擠壓模具的液氮冷卻方法及裝置，其根據(jù)模墊截面形狀在擠壓模墊上開溝槽，在型材擠壓過程中往溝槽中通入液氮，通過閉環(huán)控制系統(tǒng)控制液氮冷卻過程，將擠壓模具的溫度控制在440~480℃，通過使用本發(fā)明的鋁型材擠壓模具的液氮冷卻方法及裝置，避免了鋁合金型材擠壓過程因溫度過高導致產(chǎn)品質(zhì)量下降，擠壓效率低下的問題，使模具擠壓速度提高10-50%，模具使用壽命進一步延長的同時，產(chǎn)品品質(zhì)也得到提高，所加工的鋁型材的尺寸精度更高，表面光潔度更好，廢品率也進一步降低。
文檔編號B21C29/04GK103143586SQ20131006961
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月6日
發(fā)明者陳慧, 黃志其, 葛杰, 胡權(quán), 魯炎卿, 劉志銘, 吳小源 申請人:佛山市三水鳳鋁鋁業(yè)有限公司, 廣東鳳鋁鋁業(yè)有限公司