[发明专利]一种异型方管的热挤压模具及热挤压整体成型方法

权利要求书

1.一种异型方管的热挤压模具，其特征在于，包括具有异型空腔的模腔套，所述模腔套内设有热挤压芯棒，所述模腔套与所述热挤压芯棒之间的区域构成异型方管模腔孔；

模腔套的外径为415～416mm；以模腔套径向截面的圆心位置为原点在热挤压模具径向截面上建立三维笛卡尔坐标系，横向为X轴方向，纵向为Y轴方向，模腔套沿Z轴方向的厚度为20～40mm；所述模腔套和芯棒均关于Y轴对称；异型方管模腔孔下方设有第一挤压导流孔和第二挤压导流孔；所述第一挤压导流孔与第二挤压导流孔关于Y轴对称设置；

所述异型空腔包括相连接的第一矩形腔和第二矩形腔，所述第一矩形腔设于第二矩形腔的上方，所述第一矩形腔的长度大于第二矩形腔的长度；所述第一矩形腔顶部中间位置设有凸出部，所述凸出部中间位置设有下凹的圆弧部；所述凸出部以及所述圆弧部均关于Y轴对称设置；

所述模腔套的外形为圆柱体，异型方管模腔孔整体形心位于模腔套径向截面圆心位置；模腔套的两个端面之间的夹角a2＝1°～2°；

所述第一挤压导流孔和第二挤压导流孔均为圆形孔；所述芯棒与第一矩形腔的长边形成模腔孔宽部，所述芯棒与第二矩形腔形成模腔孔窄部；

在热挤压模具的进料端，模腔套在模腔孔宽部处设有倒圆角R11，R11＝10mm；模腔套在模腔孔窄部处设有圆角，圆角大小为15mm。

2.根据权利要求1所述的热挤压模具，其特征在于，所述第一矩形腔与第二矩形腔连接处设有倒圆角R1和R4；第一矩形腔顶部两侧设有倒角a1，a1＝45°；第二矩形腔底部关于Y轴对称的两个角处设有圆角，圆角大小为20.26mm；

所述芯棒的四角处分别设有相等的圆角R2、R3、R5、R6，所述圆角R2、R3、R5、R6均等于10.3mm。

3.一种异型方管的热挤压整体成型方法，其特征在于，采用权利要求1或2所述的异型方管的热挤压模具，包括以下步骤：

步骤1、对坯料进行加热处理并扩孔；

对坯料进行机加工处理：对坯料外表面车削加工后表面光滑无缺陷，粗糙度≤3.2μm，锯切后坯料的第一端面和第二端面进行车磨加工，第一端面和第二端面的切斜度≤2mm，坯料加工后的外径为410～420mm，长度为900～1000mm，在第一端面进行预制孔，孔位于第一端面的圆心位置，第一端面的预制孔处设置喇叭口，喇叭口开口直径为235～240mm，深度为182～235mm，喇叭口角度为41～46°，孔直径为65～80mm；

在所述步骤1中，采用环形炉加热，加热速率为50～100℃/h，加热至940～960℃，保温4～5h；保温处理后利用一次感应炉将坯料加热至1150～1180℃出炉；

对加热后的坯料进行扩孔，扩孔速度100～250mm/s；所述坯料为马氏体沉淀硬化不锈钢；

步骤2、扩孔后对坯料进行第二次加热处理；

在所述步骤2中，第二次加热过程包括扩孔后将坯料放入环形炉加热，加热速率为50～100℃/h，加热至940～960℃，保温时间≧1h；保温处理后利用第二次感应炉将坯料加热至1190～1220℃，均温后出炉；

步骤3、利用异型方管热挤压模具对坯料进行热挤压；

在所述步骤3中，利用异型方管的热挤压模具对加热后的坯料进行热挤压，挤压力≤60MN，挤压速度200～300mm/s；

步骤4、将热挤压成型的异型方管空冷至室温，检验异型方管的表面质量及力学性能。

4.根据权利要求3所述的异型方管的热挤压整体成型方法，其特征在于，在所述步骤1中，加热至950～960℃。

5.根据权利要求3所述的异型方管的热挤压整体成型方法，其特征在于，在所述步骤1中，扩孔速度180～250mm/s。

6.根据权利要求4所述的异型方管的热挤压整体成型方法，其特征在于，在所述步骤2中，第二次加热过程包括扩孔后将坯料放入环形炉加热，加热至950～960℃，保温时间为1h；保温处理后利用第二次感应炉将坯料加热至1200～1220℃，均温后出炉。

7.根据权利要求3至6任一项所述的异型方管的热挤压整体成型方法，其特征在于，在所述步骤3中，利用异型方管的热挤压模具对加热后的坯料进行热挤压，挤压力为48MN，挤压速度250～300mm/s。