本發明涉及一種氮氣冷卻模具技術，尤其是一種制氮機常溫氮氣冷卻模具的方法及冷卻模具。

背景技術：

在鋁型材的擠壓過程中，氮氣冷卻技術能夠有效提高模具壽命，并改善鋁型材表面質量。然而，目前的氮氣冷卻技術，一般都是從前梁型材出口處，伸進氮氣管道，對模具型材進行冷卻。由于前梁型材出口形狀不規則和鋁型材的形狀的多樣性，使得此種冷卻方案實現起來十分困難，且不易控制.

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的主要目的就在于提供一種制氮機常溫氮氣冷卻模具的方法及冷卻模具。

為了解決上述問題，本發明提供了一種制氮機常溫氮氣冷卻模具的方法，該方法用于鋁型材的擠壓過程中通過液氮對模具本體進行螺旋式冷卻，氣化氮氣充滿擠壓腔，為冷卻模具及保護鋁型材的方法。

該方法具體包括如下步驟：

步驟1）測控裝置的初始化：控制裝置對通信裝置進行初始化，啟動紅外測溫裝置以及氮氣濃度傳感器；使得紅外測溫裝置以及氮氣濃度傳感器處于工作狀態；

步驟2）模具加熱并預冷：給模具進行加熱，當達到控制裝置設定的溫度后，打開制氮機的輸送管，對模具進行預冷；

步驟3）擠壓并冷卻，鋁型材的擠壓過程中通過液氮對模具本體進行螺旋式冷卻，此過程液氮由于溫度上升使得液氮伴隨氣化，模具腔內氣壓增大，伴有氣化的液氮注入至擠壓腔內，此時，伴有氣化的液氮完全氣化，充滿擠壓腔，形成冷卻并使得鋁合金型材處于氮氣保護環境。

優選的，步驟2）包括具體包括：①對模具加熱，紅外測溫裝置監測模具的溫度，并將測得的溫度傳遞給通信裝置，該通信裝置與控制裝置通信，當紅外測溫裝置監測的溫度達到控制裝置設定的溫度值時，控制裝置開啟電磁閥，液氮由制氮機經輸送管依次經過螺旋式擠出腔外預冷、環形擠出模預冷以及擠出筒預冷；

②步驟①中液氮當液氮開度為30%～50%。

優選的，步驟3）具體包括：①當加熱溫度達到460℃～500℃，進行鋁型材的擠壓，此時，控制裝置控制電磁閥，使得液氮開度為50%～80%；

②液氮經過輸送管進入螺旋式擠出腔內管路進行模具端外環境冷卻，再經過環形擠出模管路進行擠出模冷卻，此過程中，由于流速和持續的加熱，液氮伴隨氣化模具腔內氣壓增大，伴有氣化的液氮注入至擠壓腔內，此時，伴有氣化的液氮完全氣化，充滿擠壓腔，形成冷卻并使得鋁合金型材處于氮氣保護環境。

優選的，步驟①中鋁型材的擠壓速度為0.2m/s～0.4m/s。

本發明還提供了一種冷卻模具，包括模具，該模具包括固定端、模墊以及擠出模，所述固定端與模座固定，所述擠出模外與模套固定，所述模墊設置在固定端和擠出模之間，在所述模座內設置有螺旋式擠出腔內管路，在所述擠出模內設置有環形擠出模管路，輸送管由螺旋式擠出腔內管路經環形擠出模管路進入模墊內管。

優選的，所述固定端設置有紅外測溫裝置以及氮氣濃度傳感器，所述紅外測溫裝置設置在固定端內的第一固定腔內，該第一固定腔的外側設置有第一隔溫層；所述氮氣濃度傳感器設置在固定端內的第二固定腔內，該第二固定腔的外側設置有第二隔溫層。

優選的，所述紅外測溫裝置以及氮氣濃度傳感器與模座上設置的通信裝置連接，該通信裝置處設置有第三隔溫層。

優選的，所述螺旋式擠出腔內管路通過輸送管與制氮機連接，所述輸送管上設置有壓力表、流量計以及電磁閥，所述電磁閥與所述的控制裝置連接。

優選的，所述模座內設置有擠出筒，所述擠出筒的外側是螺旋式擠出腔內管路，所述擠出筒與擠出腔安裝連接為一體。

本發明的有益效果為：模具加溫后溫度460-480度。在擠壓過程中鋁棒的溫度是480-520度，加壓過程中由于跟模具產生摩擦，溫度還會升高40-60度，模具溫度也會隨著升高。當模具溫度超過500度，鋁材的表面會出現麻面，粘鋁等表面缺陷。當模具超過500度時，模具的強度降低，使用壽命縮短。現在為模具經過液氮經過輸送管進入螺旋式擠出腔內管路進行模具端外環境冷卻，再經過環形擠出模管路進行擠出模冷卻，此過程中，由于流速和持續的加熱，液氮伴隨氣化模具腔內氣壓增大，伴有氣化的液氮注入至擠壓腔內，此時，伴有氣化的液氮完全氣化，充滿擠壓腔，形成冷卻并使得鋁合金型材處于氮氣保護環境，讓模具保持在460-480度之間，從而提高模具的壽命。由于氮氣是惰性氣體，沖出來的氮氣，他能夠使模具剛擠出的型材周圍形成保護，不會在高溫的情況下被氧化。

附圖說明

為了易于說明，本發明由下述的具體實施及附圖作以詳細描述。

圖1為本發明中方法的流程圖圖；

圖2為本發明中模具的結構示意圖；

圖3為本發明中模具的分解式結構示意圖；

圖4為本發明的控制原理圖。

具體實施方式

下面將結合附圖以及具體實施例來詳細說明本發明，在此本發明的示意性實施例以及說明用來解釋本發明，但并不作為對本發明的限定。

參照圖1至圖4，本發明提供了一種制氮機常溫氮氣冷卻模具的方法，該方法用于鋁型材的擠壓過程中通過液氮對模具本體進行螺旋式冷卻，氣化氮氣充滿擠壓腔，為冷卻模具及保護鋁型材的方法。

該方法具體包括如下步驟：

步驟1）測控裝置的初始化：控制裝置1對通信裝置11進行初始化，啟動紅外測溫裝置123以及氮氣濃度傳感器126；使得紅外測溫裝置123以及氮氣濃度傳感器126處于工作狀態；

步驟2）模具20加熱并預冷：給模具20進行加熱，當達到控制裝置1設定的溫度后，打開制氮機2的輸送管6，對模具20進行預冷；

具體包括：①對模具20加熱，紅外測溫裝置123監測模具的溫度，并將測得的溫度傳遞給通信裝置11，該通信裝置11與控制裝置1通信，當紅外測溫裝置123監測的溫度達到控制裝置設定的溫度值時，即430℃，控制裝置1開啟電磁閥3，液氮由制氮機2經輸送管6依次經過螺旋式擠出腔外預冷、環形擠出模預冷以及擠出筒預冷；

②步驟①中液氮當液氮開度為30%～50%。

步驟3）擠壓并冷卻，鋁型材7的擠壓過程中通過液氮對模具本體進行螺旋式冷卻，此過程液氮由于溫度上升使得液氮伴隨氣化，模具腔內氣壓增大，伴有氣化的液氮注入至擠壓腔內，此時，伴有氣化的液氮完全氣化，充滿擠壓腔，形成冷卻并使得鋁合金型材處于氮氣保護環境。

具體包括：①當加熱溫度達到460℃～500℃，進行鋁型材7的擠壓，此時，控制裝置1控制電磁閥3，使得液氮開度為50%～80%；

②液氮經過輸送管進入螺旋式擠出腔內管路19進行模具20端外環境冷卻，再經過環形擠出模管路171進行擠出模冷卻，此過程中，由于流速和持續的加熱，液氮伴隨氣化模具腔內氣壓增大，伴有氣化的液氮注入至擠壓腔內，此時，伴有氣化的液氮完全氣化，充滿擠壓腔，形成冷卻并使得鋁合金型材處于氮氣保護環境。步驟①中鋁型材的擠壓速度為0.2m/s～0.4m/s。

本發明還提供了一種冷卻模具，包括模具20，該模具20包括固定端18、模墊131以及擠出模132，所述固定端18與模座9固定，所述擠出模132外與模套15固定，所述模墊131設置在固定端18和擠出模132之間，所述固定端18設置有紅外測溫裝置123以及氮氣濃度傳感器126，所述紅外測溫裝置123設置在固定端內的第一固定腔122內，該第一固定腔122的外側設置有第一隔溫層121；所述氮氣濃度傳感器126設置在固定端18內的第二固定腔125內，該第二固定腔125的外側設置有第二隔溫層124；所述紅外測溫裝置123以及氮氣濃度傳感器126與模座9上設置的通信裝置11連接，該通信裝置11處設置有第三隔溫層10；在所述模座9內設置有螺旋式擠出腔內管路19，在所述擠出模132內設置有環形擠出模管路171，輸送管6由螺旋式擠出腔內管路19經環形擠出模管路171進入模墊內管172。所述螺旋式擠出腔內管路16通過輸送管6與制氮機1連接，所述輸送管6上設置有壓力表5、流量計4以及電磁閥3，所述電磁閥3與所述的控制裝置1連接。所述模座9內設置有擠出筒8，所述擠出筒8的外側是螺旋式擠出腔內管路19，所述擠出筒8與擠出腔安裝連接為一體。

本發明摒棄了傳統的出料直接冷卻法以及模墊冷卻方法，通過研究和設計，設計出了一種新型的冷卻模具，該模具通過液氮的特性，即在1個大氣壓時，1kg液氮氣化成同溫度(－196℃)的氮氣時瞬間釋放出198.6j的冷量;1kg液氮可氣化生成840l氮氣(1大氣壓，20℃);在溫度不高的模具端口，采用螺旋式冷卻外圍環境，在經過對擠出模進行直接冷卻，此過程可以降低由液氮直接對擠出腔冷卻造成鋁棒型材出現由液態轉化成氣態后壓力產生回流，使得冷卻效果不佳，同時，也避免了只對模墊冷卻對整體的效果不佳的狀況。本發明采用了合理的設計，有效的緩解了氮氣回流以及冷卻不佳的狀況。

下表為本公司生產過程中取得的測試值。

由表1可以，當將擠壓速度升高到0.2至0.4時，若將液氮注入模具工作區域，可以平衡由于擠壓速度升高而導致的模具及擠出型材的溫度上升。實現在最佳的擠壓溫度下進行提速擠壓。且由于氮氣是惰性氣體，大量的氮氣在型材擠出端噴出，可以防止氧氣與型材表面接觸，防止型材氧化生成高硬度質點對模具造成劃傷。

以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點，本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內，本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。