金屬中空部件及其制造方法

專利名稱：金屬中空部件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬中空部件，它有許多真空部分，譬如用作為像鋁及其合金制成作為熱交換器所用的多孔扁平管那樣的熱交換管，還涉及一種制造金屬中空部件的方法。
背景技術(shù)：
作為汽車空調(diào)器中所用的冷凝管，圖11a中所示的具有空心部分54疊層型熱交換器得到廣泛的使用?？招牟糠?4包括一對(duì)以一定間隔互相分開安裝的水箱51A和51B；多個(gè)扁平的熱交換管52，其兩端與所示水箱51A和51B以流體發(fā)生聯(lián)系；還包括多片波紋翅片53，它們平行地排列在相鄰的熱交換管52之間。
因?yàn)樗?1A和51B中設(shè)有隔板55，所以自入口56引入的熱交換介質(zhì)以曲折的方式通過由各熱交換管52構(gòu)成的空心部分54，同時(shí)與周圍空氣交換熱量。為了提高通過熱交換管52之熱交換介質(zhì)的導(dǎo)熱率，通常將每個(gè)熱交換管52的內(nèi)部分成若干平行的通路，以減小它們的水流直徑。
作為這種熱交換管，公知的是被用作比如像鋁及其合金的中空擠壓制品制成的壓制管、具有多條通過以壓縮空氣延伸疊層焊板之非接縫部分形成的平行通路的疊層型管子，以及具有多條通過將一波紋狀翅片插入扁平管子并將翅片焊于其中而形成之通路的管子。在這些熱交換管中間，從易于大量生產(chǎn)的角度出發(fā)，壓制管得到廣泛的使用。如圖11B所示，由多個(gè)沿管子52縱向的分隔壁52a將壓制管52分成多條通路58a-58d(圖11B所示的說明性實(shí)例中為4條通路)。
然而，在包含這種多孔扁平管52的冷凝管中，如圖11B所示，假定空氣沿箭號(hào)(a)方向流動(dòng)，隨著空氣向空心部分54的下風(fēng)側(cè)前進(jìn)，由于接受來自管52的熱量，使流過空心部分54的空氣溫度變高。于是，熱交換介質(zhì)與每條管52的最上風(fēng)側(cè)通路58a及其最下風(fēng)側(cè)通路58d周圍的空氣之間的溫度差變得值得注意。因此，通過最上風(fēng)側(cè)通路58a的熱交換介質(zhì)因與周圍的低溫空氣交換熱量而會(huì)冷很多，結(jié)果會(huì)使整個(gè)冷凝管的熱交換效率變差。
另一方面，在蒸發(fā)器中，通過最上風(fēng)側(cè)通路58a的熱交換介質(zhì)將與周圍的高溫空氣交換熱量而成過熱，這會(huì)以像冷凝器中同樣的方式也使整個(gè)蒸發(fā)器的熱交換效率變差。
在這種情況下，為了提高整個(gè)熱交換器的熱交換效率，有一種提議，使熱交換介質(zhì)在每條熱交換管的各通路中間混合，從而使整個(gè)管子的熱交換介質(zhì)溫度相等。
以下將說明一種制造這種熱交換管的例子。如圖12A所示，通過擠壓形成中空的壓制件60，使得在其一側(cè)具有呈通道形部分61。然后，如圖12A所示那樣，通過通道形部分61插入一個(gè)沿管子寬度方向形成縫隙的釬針62等，在每個(gè)分隔壁52a中垂直于相鄰的通路58a-58d形成連通孔64。這之后，如圖12B所示，將通道形部分61的兩個(gè)側(cè)邊61a和61b圍起來，使它們的邊緣彼此相抵，再通過電阻焊接等方法使相抵的部分63結(jié)合在一起，形成通路58d。
以下將說明另一個(gè)制造上述熱交換管的例子。如圖13所示，首先，通過擠壓制成一對(duì)壓制件70a和70b，其截面形狀與通過把管子沿厚度方向分成兩部分所得到的一致。然后，在各分隔壁中形成截隔部分72，這樣將按預(yù)定的間隔構(gòu)成上述各部件中管子的分隔壁52a。這之后，把兩個(gè)壓制件70a和70b一個(gè)置于另一個(gè)上，并且釬焊，形成具有連通孔的熱交換管，所述連通孔由相鄰?fù)分g的截隔部分72形成。
然而，按照上述常規(guī)所得到的多孔扁平管，需要進(jìn)行上述成孔處理或者上述形成截隔部分的處理，以便在相鄰?fù)分g形成連通孔，而且這之后還需進(jìn)行上述彎曲及焊接處理，或者進(jìn)行上述釬焊處理。正如從上述說明所能理解的，由于制作這些管子需要很多步驟，所以需要可觀的勞動(dòng)量和時(shí)間，這就增加了制造成本，使因采用壓制制品所得到的可以大量生產(chǎn)及成本低的優(yōu)點(diǎn)受到限制。
鑒于以上情況，為了有效地并且經(jīng)濟(jì)地制造金屬中空部件，所述部件具有多個(gè)沿其長度方向延伸之中空部分及連通孔，通過這些連通孔使相鄰的中空部分互相連通，本發(fā)明的發(fā)明人反復(fù)進(jìn)行了細(xì)致的實(shí)驗(yàn)和研究。于是，實(shí)現(xiàn)一種嶄新的制造方法，其中，在作為擠壓制品制造金屬中空部件時(shí)，可與金屬壓制的中空部件的壓制同時(shí)形成使相鄰中空部分互相連通的連通孔，同時(shí)也就實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種金屬中空部件，它是一個(gè)整體壓制的制品，具有多個(gè)沿其長度方向延伸的中空部分，還具有分隔相鄰中空部分的分隔壁，它們?cè)O(shè)有多個(gè)連通孔，通過這些孔使相鄰的中空部分互相連通。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種易于制造上述金屬中空部件的方法。
按照本發(fā)明的第一方面，一種金屬中空部件包括整體壓制的金屬制品，它具有多個(gè)沿該金屬制品1長度方向延伸的中空部分10，其中分隔壁11分隔相鄰的中空部分10、10，該分隔壁按預(yù)定的間隔設(shè)有連通孔12，通過這些孔使相鄰的中空部分10、10互相連通，所述各連通孔是在壓制分隔壁11的同時(shí)形成的孔。
采用這種金屬中空部件，當(dāng)把液體引入本金屬中空部件時(shí)，通過各中空部分10的液體將通過各連通孔12而混合。于是，當(dāng)把金屬中空部件1用作比如熱交換器的熱交換管時(shí)，那種通常會(huì)在上風(fēng)側(cè)通路(中空部分)與下風(fēng)側(cè)通路(中空部分)之間引起溫度梯度的熱交換介質(zhì)將互相混合，同時(shí)造成整個(gè)管內(nèi)熱交換介質(zhì)溫度相等，這就使整個(gè)熱交換器的熱交換效率得到提高。
此外，在這種金屬中空部件1中，在壓制金屬中空部件1的同時(shí)，給分隔相鄰中空部分10、10的分隔壁11提供連通孔12。因此，無需在壓制之后再進(jìn)行任何鉆孔或截割處理去形成連通孔12，和/或任何彎曲、焊接或釬焊處理。
在上述金屬中空部件1中，最好使所述多個(gè)中空部分10沿壓制的金屬制品寬度方向彼此平行地排列，并使相鄰分隔壁11中形成的連通孔12彼此沿壓制的金屬制品長度方向互有偏移。采用這種結(jié)構(gòu)，由于通過各中空部分10的液體將有效地混合，所以在將這種金屬中空部件用作比如熱交換器的熱交換管的情況下，在整個(gè)管內(nèi)通過各中空部分10的熱交換介質(zhì)的溫度將更好地相等，同時(shí)使整個(gè)熱交換器的熱交換效率進(jìn)一步得到提高。
按照本發(fā)明的第二方面，提供一種制造中空部件的方法，所述中空部件具有多個(gè)沿所述金屬中空部件1長度方向延伸的中空部分10和在分隔相鄰中空部分10、10之分隔壁11中形成的多個(gè)連通孔12，所述方法包括如下步驟通過模具壓制熔融的擠壓材料，所述模具包括形成金屬中空部件1的外部形狀用的陰模3和包含多個(gè)形成中空部分之突起2a的陽模2，所述突起與所述多個(gè)中空部分10對(duì)應(yīng)；在壓制熔融擠壓材料的同時(shí)，從相鄰的形成中空部分突起2a之間的槽的底部，將不溶解于熔融的擠壓材料的流體斷續(xù)地供送到所述分隔壁11中，從而由排放流體的流體排放孔形成多個(gè)連通孔12。
按照上述方法，與壓制金屬中空部件1的同時(shí)，在分隔相鄰的中空部分10、10的分隔壁11中形成各連通孔12。因此，無需為形成各連通孔12而進(jìn)行任何鉆孔或截割處理，和/或彎曲、焊接或釬焊壓制成的制品的處理。
此外，還可以通過控制每個(gè)流體出口6或者兩組流體出口6的供給(噴射)氣體的時(shí)刻，所述兩組液流出口中的每一組都構(gòu)成彼此隔開一個(gè)出口6，或者通過根據(jù)與每個(gè)流體出口6相應(yīng)的供給流體的通路長度的不同，使流體出口6的供給流體的時(shí)刻岔開，以縱向移動(dòng)的方式形成相鄰分隔壁11的連通孔12。
在上述制造金屬中空部件的方法中，最好是上述陽模2包含保持模23；型芯21，它有一對(duì)半分的基座件20、20，由所述保持模23支承；多個(gè)剛性銷桿28，每個(gè)銷桿28的前端構(gòu)造出所述形成中空部分的突起2a，并沿縱向被夾在所述一對(duì)半分的基座件20、20之間；形成于所述槽底部的流體出口6；以及使所述流體出口6與陽模外面相連的流體通路，其中部分所述流體通路形成在半分的基座件20、20的相對(duì)表面上的相鄰剛性銷桿28之間的位置處。
在這種情況下，就能使用較為廉價(jià)的材料制成的半分的基座件20、20。此外，當(dāng)形成中空部分的突起2a受傷或者有缺陷時(shí)，就可以只更換所述剛性銷桿28。再有，備有流體通路的型芯21很容易制造。
在上述制造金屬中空部件的方法中，最好使所述陽模2包含保持模23，它具有環(huán)狀部分23a、整體形成于環(huán)狀部分23a內(nèi)橫穿該環(huán)狀部分23a的橋形部分23b、以及在橋形部分23b兩側(cè)形成的材料導(dǎo)入孔25和25；型芯21，它有多個(gè)形成中空部分之突起2a并被插入在橋形部分23b內(nèi)形成的保持開口26中；還包含凸緣件22，它覆蓋被插在所述保持開口26中的型芯21的后端；流體出口6，它形成于所述槽的底部；流體通路，形成在保持模23、凸緣件22和型芯21內(nèi)，以便使陽模2的外面與流體出口6相連；管子9，它安裝在連接一部分形成于凸緣件22內(nèi)之流體通路和一部分形成于型芯21內(nèi)之流體通路的連接部分內(nèi)。
在這種情況下，由于把管子9安裝在連接一部分形成于凸緣件22內(nèi)之流體通路和一部分形成于型芯21內(nèi)之流體通路的連接部分內(nèi)，所以就不必?fù)?dān)心引入流體通路的流體從凸緣件22與型芯21之間的縫隙或間隙漏出，使引入的流體經(jīng)所述材料導(dǎo)入孔25、25混入熔融的擠壓材料中。
在上述制造金屬中空部件的方法中，最好使用氣體作為不溶解在熔融擠壓材料中的流體。
在這種情況下，雖然在金屬中空部件1被壓制形成連通孔12時(shí)，氣體進(jìn)入分隔相鄰中空部分10、10的分隔壁11中，由于在壓制的部件從擠壓模具D1-D4取出的時(shí)候，氣體自動(dòng)擴(kuò)散到周圍空氣中，所以就無需像把在室溫下凝固的材料(熔融液體)用作所述流體的情況中那樣，在壓制之后再除去氣體。
在上述制造金屬中空部件的方法中，所述流體通路可包括輸入端通路7a和從所述輸入端通路7a分岔的多條輸出端通路75a-75d，并且每一條輸出端通路75a-75d都與一個(gè)流體出口6連通，其中相鄰的輸出端通路75a-75d的長度可能不同，從而在把氣體引入輸入端通路7a的時(shí)候，根據(jù)相鄰的輸出端通路75a-75d之間長度的不同，使氣體以時(shí)間的滯后從相鄰的流體出口6、6噴出。
在這種情況下，由于用來形成連通孔12的流體是具有可壓縮性的氣體，在把氣體引入輸入端通路7a的時(shí)候，與輸出端通路75a-75d的通路長度有關(guān)，到流體出口6的壓力傳播時(shí)間不同。結(jié)果，從較長的通路供給(噴射)氣體的時(shí)刻將遲于從較短的通路供給氣體的時(shí)刻。相應(yīng)地，將會(huì)以縱向偏移的方式使連通孔12形成于相鄰的分隔壁11、11內(nèi)。
從以下參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明將使其它的目的和特點(diǎn)更為清晰。


從以下結(jié)合附圖的描述將使本發(fā)明得到更加充分的描述和更好的理解，其中圖1是表示本發(fā)明第一實(shí)施例金屬中空部件的特別剖開的透視圖；圖2是表示制造本發(fā)明第一實(shí)施例金屬中空部件的方法所用壓制模具的完整剖面圖；圖3是沿圖2中3-3線所取的剖面圖；圖4是構(gòu)成第一實(shí)施例的壓制模具的陽膜型芯和陰模主體的透視圖；圖5是表示本發(fā)明制造金屬中空部件方法所用壓制模具之第二實(shí)施例的完整剖面圖；圖6是表示構(gòu)成第二實(shí)施例壓制模具的陽模型芯的透視圖；圖7是表示本發(fā)明制造金屬中空部件方法所用壓制模具之第三實(shí)施例的完整剖面圖；圖8是沿圖7中8-8線所取的剖面圖；圖9A是表示第三實(shí)施例壓制模具主要部分的剖面圖，圖9B是沿圖9A中B-B線所取的剖面圖；圖10A表示本發(fā)明制造金屬中空部件方法所用第四實(shí)施例壓制模具之型芯的平面圖，圖10B是其完整的主視圖，圖10C是其中完整的側(cè)視圖；圖11A是表示相關(guān)技術(shù)疊層型熱交換器一種具體實(shí)例的完整平面圖，圖11B是所述熱交換器芯部的局部透視圖；圖12A和12B表示在壓制的多孔扁平管的分隔壁中形成連通孔的常規(guī)方法，其中圖12A是表示在形成所述連通孔的處理之前所壓制的多孔扁平管的剖面圖，而圖12B是表示在形成連通處理之后所述管子的剖面圖；圖13是表示制造在分隔壁中具有連通孔的多孔扁平管之常規(guī)處理的分解透視圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參照附圖具體說明本發(fā)明的金屬中空部件和制造所述金屬中空部件的方法。
圖1表示一種鋁制的金屬中空部件，它可被用作熱交換器的多孔扁平管，圖2-10表示制造上述金屬中空部件所用的壓制模具。
圖1所示的是一個(gè)扁平管，側(cè)端成圓拱形，并有多個(gè)中空部分10(本說明性實(shí)施例中為5個(gè)中空部分10)，它們被多個(gè)沿該管長度方向延伸的分隔壁11(本說明性實(shí)施例中為4個(gè)分隔壁)所分隔。每個(gè)分隔壁11以預(yù)定的間隔設(shè)有連通孔12，通過該孔使相鄰的信號(hào)部分可10、10互相連通。相鄰分隔壁11、11的這些連通孔12的位置沿所示中空部件1的縱向偏移，總體形成交替排列。
這個(gè)金屬中空部件1是一個(gè)整體壓制的鋁合金制品，具有在壓制過程中形成的連通孔12。相應(yīng)地，該金屬中空部件1沒有在壓制之后形成的結(jié)合部分，如釬焊部分或焊接部分。
在把這種金屬中空部件1用作熱交換器的多孔扁平熱交換管時(shí)，借助各分隔壁11中形成的連通孔12，將使通過平行的各中空部分10的熱交換介質(zhì)混合。因此，當(dāng)與周圍的空氣交換熱量時(shí)，整個(gè)管子內(nèi)的熱交換介質(zhì)的溫度將會(huì)是相等的。于是，冷凝管中的熱交換介質(zhì)將不會(huì)太冷，位于氣流上部蒸汽一邊的通路(中空部分)中蒸發(fā)器內(nèi)的熱交換介質(zhì)也不會(huì)過熱，從而提高了整個(gè)熱交換器的熱交換效率。
本發(fā)明的金屬中空部件1并不限于上述圖1所示熱交換器所用的多孔扁平管，而可以被用作各種應(yīng)用，其中在相鄰的中空部分之間需要連通孔，或者說這種連通孔的存在是有利的。所述金屬中空部件1的外形、中空部分10的數(shù)目及位置、各連通孔的大小和間隔均可依據(jù)應(yīng)用而任意設(shè)計(jì)。此外，可使相鄰分隔壁的連通孔12形成在該金屬中空部件1的相同縱向位置。
但應(yīng)予說明的是，有如圖1所示金屬中空部件1的連通孔12的交替排列造成借助各連通孔12使通過各中空部分10的液體被混合得更加均衡。這就提高了整個(gè)管子熱交換介質(zhì)的溫度平衡，同時(shí)使熱交換器的熱交換效率得到提高。
圖2和3表示制造圖1所示多孔扁平金屬中空部件所用壓制模具D1的第一實(shí)施例。該二圖中的參考標(biāo)號(hào)2-5表示形成金屬中空部件1的中空部分10所用的陽模、形成金屬中空部件1的外形結(jié)構(gòu)所用的陰模、放在所述陰模3的壓制前側(cè)表面上備用模，以及圍繞上述陽模2、陰模3和備用模4周緣的圓柱形蓋罩。
陽模2包括硬質(zhì)合金制成的型芯21、凸緣件22、保持模23和外環(huán)24。陰模3包括硬質(zhì)合金制成的陰模主體31和保持環(huán)32。
如圖4所示，陽模2的型芯21的外形通常為扁平的，包括與多個(gè)通常為矩形的形成中空部分的突起2a整體給出的前部21a和相對(duì)比較厚而寬的后部21b，所述突起2a互相平行地位于所述前部21a的前端。在形成每個(gè)分隔壁的槽2b的底部形成流體出口6，所述槽2b形成于相鄰的形成中空部分的突起2a之間。型芯21中設(shè)有輸入端通路70和從所述輸入端通路70分岔并與每個(gè)流體出口6連通的多條輸出端通路71，所述輸入端通路70的一端形成在所述后部21b中，以便沿寬度方向延伸。
構(gòu)成陽模2的保持模23包括環(huán)形部分23a和整體形成在環(huán)形部分23a中橫穿該環(huán)形部分23a的橋形部分23b。橋形部分23b兩旁的間隙構(gòu)成材料導(dǎo)入孔25、25。型芯21從橋形部分23b的后部被安裝在形成于橋形部分23b中的型芯保持開口26中，并被保持在其中；凸緣件22被置于型芯21的后端，以便蓋住且封閉它。在這種情況下，型芯21以其前面的部分被保持在型芯保持開口26中，所述前面的部分具有從型芯保持開口26突出的形成中空部分的突起2a。
此外，上述保持模23在其外周緣的相對(duì)部分設(shè)有一對(duì)耦接拴23c、23c，并以該耦接拴23c、23c使保持模23以同心的方式被安裝在外環(huán)24中，所述耦接拴23c、23c以不能轉(zhuǎn)動(dòng)的方式與形成于外環(huán)24內(nèi)圓周中的耦接槽24a、24a耦接。鉆通環(huán)形部分23a，外環(huán)24和被置于外環(huán)24外側(cè)的圓柱形蓋罩5徑向延伸一條流體通路7a-7c，該通路與輸入端通路70直線連通。在部件21內(nèi)形成的所述流體通路7a-7c、輸入端通路70以及輸出端通路71構(gòu)成流體引入通路7，用以從外面對(duì)連通出口6供給流體，以便形成連通孔12。參考標(biāo)號(hào)8表示流體引入管，它從圓柱形蓋罩5的外面安裝在流體引入通路7中。
仍如圖4所示，陰模3的主體31的外周成圓形，是一個(gè)壓制件，在其中央部分貫通有長孔31a。所述長孔31a通常從其后端向其前端張大。在長孔31a后端的內(nèi)周緣處，整體形成一個(gè)突出的邊緣31b，用以形成上述金屬中空部件1的外周緣。在主體31外周緣的相對(duì)位置，設(shè)有一對(duì)鍵槽31c、31c，并以不能轉(zhuǎn)動(dòng)的方式同心地安裝在保持環(huán)32內(nèi)。
如圖2和圖3所示，上述陽模2、陰模3和備用模4被同心地安置在圓柱形蓋罩5內(nèi)，它們的端面彼此符合。備用模4內(nèi)形成的壓制件通孔4a通常從后端向前端擴(kuò)張，它被同心地安置在陰模3的壓制件通孔31a的前面。在這樣排列的情況下，保持在保持模23內(nèi)的型芯21的各個(gè)形成中空部分的突起2a之前端被安置在陰模3的壓制件長形通孔31a的突出邊緣31b里面。此外，在陽模2的保持模23與陰模3之主體31的后端面之間，圍繞型芯21突出的前部形成材料流的空間27。
在上述擠壓模具D1中，在陽模2的保持模23的后表面上裝設(shè)一個(gè)管口(未示出)，用于引入擠壓的材料，然后將諸如熔融的鋁或其合金等熔融的擠壓材料引入材料導(dǎo)入孔25、25。此后，把擠壓模具D1與擠壓機(jī)合在一起，并按預(yù)定的引入量的速率，將擠壓材料連續(xù)地壓入擠壓模具D1中，制成金屬中空部件1。
于是，從形成中空部分的突起2a的外周緣與陰模3的突出邊緣31b內(nèi)周緣之間的縫隙擠壓的材料形成金屬中空部件1的外部形狀。與此同時(shí)，從相鄰的形成中空部分突起2a、2a之間的每個(gè)縫隙，即每個(gè)形成分隔壁的槽2b擠壓的材料形成金屬中空部件1的分隔壁11。因而，在金屬中空部件1內(nèi)形成與形成中空部分的突起2a對(duì)應(yīng)的中空部分10。
按照本發(fā)明，在壓制處理過程中，通過流體引入管8從外面將形成連通孔的流體引入流體引入通路7中，再將這種流體斷續(xù)地從每個(gè)流體出口6噴射出去。于是，流體進(jìn)入正在被壓制的分隔壁11材料中。相應(yīng)地，在擠壓之后排放流體的流體排放孔構(gòu)成所述連通孔12，通過連通孔12使相鄰的中空部分10、10互相連通。不過，在這種情況下的連通孔12沿長度方向形成于各分隔壁11的同樣的位置處。
因此，采用這種方法，完全不需要在壓制金屬中空部件之后實(shí)行常規(guī)方法中通常所需要的各種處理，比如為了在分隔相鄰孔洞的分隔壁中形成連通孔的鉆孔處理或截割處理、對(duì)壓制制品的彎曲處理、對(duì)壓制制品的焊接或釬焊處理等。此外，由于是利用排放流體的流體排放孔形成連通孔12，所以通過控制流體的斷續(xù)噴射時(shí)間，可以隨意調(diào)節(jié)每個(gè)分隔壁11內(nèi)的各連通孔的間隔。另外，通過調(diào)節(jié)每次的流體噴射量，還可隨意控制連通孔的尺寸。還有，通過設(shè)定噴射的時(shí)間長度，還可形成比如長形的連通孔12。
作為上述形成連通孔的流體，任何不溶解在譬如鋁合金類熔融擠壓材料中的流體均可被使用。例如，空氣或惰性氣體等氣體，在熔融金屬溫度下不會(huì)蒸發(fā)的高沸點(diǎn)液體，如耐熱的油，或者在常溫下為固態(tài)且熔點(diǎn)低于所述擠壓材料的熔融液體均可被使用。在上述流體中間，因以下理由，最好使用氣體。雖然氣體通過進(jìn)入分隔壁11的材料而形成連通孔12，但在壓制制品被壓制之后，形成連通孔12的氣體將自動(dòng)擴(kuò)散到周圍空氣中，這就省去為了在壓制之后除去流體的勞動(dòng)，而這種勞動(dòng)在使用普通溫度下會(huì)凝固的液體或熔融材料的情況下是必須的。
接下去將說明本發(fā)明制造金屬中空部件方法所用擠壓模具的另一個(gè)實(shí)施例。在這些擠壓模具D2-D4中，除了陽模2的型芯21和流體引入通路7的結(jié)構(gòu)外，其結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相同。因此，在下面的敘述中，將把相同的參考標(biāo)號(hào)分配給與擠壓模具D1對(duì)應(yīng)的部分，并省略對(duì)它們的說明。
圖5所示的第二實(shí)施例擠壓模具D2的陽模2的型芯21包括一對(duì)半分的基座件20、20和多個(gè)剛性銷桿28，所述剛性銷桿沿縱向被夾在所述一對(duì)半分的基座件20、20之間，并被互相平行地安置。每個(gè)剛性銷桿28的前部突出與所述半分的基座件20、20，構(gòu)造出所述形成中空部分的突起2a，相鄰剛性銷桿28之間形成的縫隙構(gòu)造出所述形成分隔壁的槽2b。
如圖6所示，在這種型芯21中，在其間夾持各剛性銷桿28的所述一對(duì)半分的基座件20、20的相對(duì)表面上，形成沿縱向延伸的輸出端通路72，使之位于相鄰的剛性銷桿28之間，每條輸出端通路72的前端被開口于每個(gè)形成分隔壁的槽2b的底部，成為所述流體出口6。
另一方面，在所述型芯21的后端表面與凸緣件22的前端表面之間，由凸緣件22上所形成的槽形成輸入端通路73。此輸入端通路73與輸出端通路72連通，在保持模23的環(huán)狀部分23a、外環(huán)24和圓柱形蓋罩5中鉆出的徑向延伸的流體通路7a-7c與輸入端通路73直線連通，順次構(gòu)成連通引入通路7。
采用上述擠壓模具D2，由于在壓制處理過程中形成中空部分時(shí)產(chǎn)生的負(fù)荷主要被給到剛性銷桿28上，所以通過對(duì)剛性銷桿28采用硬質(zhì)合金，對(duì)于型芯21的一對(duì)半分的基座件20、20而言，就能使用較為廉價(jià)的材料。此外，即使形成中空部分的突起2a受到損壞或者有缺陷，只需更換剛性銷桿28，仍能用它應(yīng)付，并能很容易實(shí)現(xiàn)以流體輸出端通路72制作型芯21。這就帶來可使制作及維護(hù)成本降低的優(yōu)點(diǎn)。
在圖7-9表示的第三實(shí)施例擠壓模具D3中，與流體出口6對(duì)應(yīng)的輸出端通路72被在陽模2的型芯21內(nèi)沿縱向鉆孔。另一方面，凸緣件22具有輸入端通路73，它與環(huán)狀部分23a、外環(huán)24及圓柱形蓋罩5中形成的徑向延伸流體通路7a-7c直線連通，還具有多條輸出端通路72，它們從所述輸入端通路73轉(zhuǎn)向，與型芯21的各輸出端通路72對(duì)應(yīng)。最好如圖9A所示，使管子9的一端安裝在凸緣件22的各輸出端通路74中，而將它的其余部分安置在型芯21的輸出端通路72內(nèi)。
在這種擠壓模具中，由于該擠壓模具在橋形部分23b的兩側(cè)具有材料導(dǎo)入孔 25、25，如果以高壓被引入流體引入通路7中的流體通過凸緣件22與型芯21之間的縫隙或間隙泄漏出去，則這樣的流體將與熔融的材料混合，造成金屬中空部件1的質(zhì)量變差。然而，在這種擠壓模具D3中，由于設(shè)置管子9，使凸緣件22的各輸出端通路74與型芯21的輸出端通路橋接起來，所以就不必?fù)?dān)心被引入流體引入通路7中的流體通過凸緣件22與型芯21之間的縫隙或間隙泄漏出去，這就能夠防止因所述流體的混合引致壓制制品質(zhì)量的變差。
在圖10A-10C所示第四實(shí)施例的擠壓模具D4中，與擠壓模具D2類似，陽模2的型芯21包括一對(duì)半分的基座件20、20和多個(gè)剛性銷桿28a-28e，各銷桿的前端部作為形成中空部分的突起2a被夾持在所述一對(duì)半分的基座件20、20之間，并沿縱向平行排列。在所述半分的基座件20、20的相對(duì)表面之間形成輸出端通路75a-75d。各剛性銷桿28a-28e的長度不等，從最短的銷桿28a到最長的銷桿28e，長度依次增大。
另外，每個(gè)輸出端通路75a-75d從相關(guān)的流體出口6向后延伸，在每個(gè)剛性銷桿28a-28e后端稍后的位置處轉(zhuǎn)一直角，到達(dá)型芯21的一個(gè)側(cè)面。于是，各輸出端通路75a-75d通過分配空間76與保持模23的輸入端通路7a連通。因而，從最短的通路75a向著最長的通路75d，流過的長度依次增大。
在利用上述擠壓模具D4壓制金屬中空部件1的過程中，當(dāng)斷續(xù)地將用于形成流體通路的氣體，如空氣或惰性氣體引入流體引入通路7時(shí)，與流體通路75a-75d的長度有關(guān)，壓力傳播到流體出口6的時(shí)間不同。相應(yīng)地，對(duì)于每次引入的流體而言，所述氣體將首先從最短的輸出端通路75a的出口6被噴射出去，向著最長的輸出端通路75d，流體的噴射時(shí)間依次延遲。于是，在所得到的金屬中空部件1中，相鄰分隔壁11的連通孔12沿著部件1的長度方向偏移。
為了在縱向不同位置處在相鄰的分隔壁11中形成連通孔12，除上述使用具有長度不等之流體通路75a-75d的擠壓模具D4并在形成連通孔時(shí)使用氣體的方法以外，還可以適用一種方法，其中由對(duì)于每個(gè)流體出口6或者每隔一個(gè)流體出口6被插入流體引入通路中的流體開關(guān)機(jī)構(gòu)，如螺線管控制閥自動(dòng)控制流體的斷續(xù)噴射時(shí)間。在這種使用流體通路開關(guān)機(jī)構(gòu)的控制方法中，可以不只使用氣體，也可以使用液體(包括熔融液體)作為所述流體。
此外，在本發(fā)明的制作金屬中空部件的方法中，作為擠壓模具，不僅可以使用上述模具D1-D4，還可以使用在分開的結(jié)構(gòu)、陽模2與陰模3結(jié)合的結(jié)構(gòu)、形成中空部分突起2a的數(shù)目和截面以及流體引入通路7的流體通路結(jié)構(gòu)等方面與上述模具D1-D4不同的各種模具。
本發(fā)明的金屬中空部件是一個(gè)整體壓制的金屬制品，它具有多個(gè)沿其長度方向延伸的中空部分10，還具有按預(yù)定的間隔分隔相鄰中空部分10、10的分隔壁11，它設(shè)有連通孔12，通過該孔使相鄰的中空部分10、10互相連通。因此，當(dāng)把這種金屬中空部件用作比如熱交換器的熱交換管時(shí)，通常會(huì)在上風(fēng)側(cè)通路(中空部分)與下風(fēng)側(cè)通路(中空部分)之間造成溫度梯度的熱交換介質(zhì)將被互相混合，同時(shí)就使得整個(gè)管內(nèi)的熱交換介質(zhì)的溫度相等，這就會(huì)引起整個(gè)熱交換器的熱交換效率得以被提高。此外，在這種金屬中空部件1中，由于在壓制所述金屬中空部件的時(shí)候，使分隔相鄰中空部分10、10的分隔壁11形成同時(shí)提供的連通孔12，就無需在壓制之后再進(jìn)行為形成連通孔的任何鉆孔或截割的處理，和/或任何彎曲、焊接或釬焊等處理。
在使多個(gè)中空部分10沿壓制的金屬制品寬度方向彼此平行地排列，以及使相鄰分隔壁11、11中形成的各連通孔12彼此沿其長度方向被偏移等多種情況下，由于流體通過各中空部分10，將會(huì)更加有效地被混合。例如，在把這種金屬中空部件用作熱交換器的熱交換管的情況下，整個(gè)管內(nèi)通過各中空部分的熱交換介質(zhì)的溫度將會(huì)更加均衡，這就進(jìn)一步提高整個(gè)熱交換器的熱交換效率。
本發(fā)明制造金屬中空部件的方法包括如下步驟通過模具壓制熔融的擠壓材料，所述模具包括用以形成金屬中空部件1之外周緣的陰模3和包含與各中空部分10對(duì)應(yīng)的多個(gè)形成中空部分突起2a的陽模2；在壓制擠熔融的壓材料的同時(shí)，從在相鄰的形成中空部分之突起2a之間形成的槽的底部，將不溶解于熔融擠壓材料中的流體斷續(xù)地供送到分隔壁11中，從而由排放流體的流體排放孔形成多個(gè)連通孔12。
因此，與壓制金屬中空部件1的同時(shí)，在分隔相鄰中空部分10、10的分隔壁11中形成連通孔12。所以無需為形成連通孔而對(duì)壓制的制品進(jìn)行任何鉆孔或截割處理，和/或任何彎曲、焊接或釬焊處理。此外，由于利用排放流體的流體排放孔形成上述連通孔12，因此，可以通過控制流體供給(噴射)時(shí)間的間隔，任意調(diào)節(jié)要在每個(gè)分隔壁11中形成之連通孔12的間隔。另外，通過控制每次噴射的流體的量，還可以調(diào)節(jié)每個(gè)連通孔12的尺寸，也可以通過使流體噴射時(shí)間較長，形成比如橢圓形或長形連通孔12。
再有，通過控制每個(gè)流體出口6或者兩組流體出口6的流體供給(噴射)時(shí)間，所述兩組流體出口的每一組是每隔一個(gè)流體出口6構(gòu)成的，或者由于每個(gè)流體出口6對(duì)應(yīng)的流體通路長度不同，通過分開每個(gè)流體出口6的流體供給(噴射)時(shí)間，以沿長度方向偏移的方式在相鄰的分隔壁11、11中形成連通孔12。
在上述陽模2包含保持模23、型芯21的情況下，其中型芯21包括一對(duì)由保持模23保持的半分基座件20、20；多個(gè)剛性銷桿28，每個(gè)剛性銷桿的前端構(gòu)成形成中空部分的突起2a并沿縱向被夾持在所述一對(duì)半分基座件20、20之間；形成在槽的底部的流體出口6；以及使陽模的外側(cè)與流體出口6相連的流體通路，其中部分通路形成在所述一對(duì)半分基座件20、20的相對(duì)表面上，在相鄰的剛性銷桿28、28之間，可以使用較為廉價(jià)的材料制成的半分基座件20、20。此外，當(dāng)形成中空部分的突起2a受到損傷或者有缺陷時(shí)，可以只更換剛性銷桿28。另外，可以很容易地制作裝備有流體通路的型芯21。
此外，在陽模2包含保持模23的情況下，所述保持模23包含環(huán)狀部分23a、整體形成于環(huán)狀部分23a內(nèi)橫穿該環(huán)狀部分23a的橋形部分23b、以及在橋形部分23b兩側(cè)形成的材料導(dǎo)入孔25和25。所述陽模2還包含型芯21，它有多個(gè)形成中空部分之突起2a，該型芯21被插入在橋形部分23b內(nèi)形成的保持開口26內(nèi)；凸緣件22，覆蓋被插入所述保持開口26內(nèi)的型芯21的后端；形成在所述槽的底部的流體出口6；形成在該保持模23、凸緣件22和型芯21內(nèi)的流體通路，用以使陽模2的外面與流體出口6相連；以及管子9，它安裝在連接一部分形成于凸緣件22內(nèi)之流體通路和一部分形成于型芯21內(nèi)之流體通路的連接部分內(nèi)。由于把管子9安裝在連接一部分形成于凸緣件22內(nèi)之流體通路和一部分形成于型芯21內(nèi)之流體通路的連接部分內(nèi)，所以就不必?fù)?dān)心引入流體通路的流體從凸緣件22與型芯21之間的縫隙或間隙漏出，使引入的流體經(jīng)所述材料導(dǎo)入孔25、25混入熔融的擠壓材料中。
在使用不溶解于熔融的擠壓材料內(nèi)流體作為上述流體的其情況下，雖然在壓制金屬中空部件1的時(shí)候，氣體進(jìn)入分隔相鄰中空部分10、10的分隔壁11中，以形成連通孔12，但由于在壓制的部件從擠壓模具D1-D4取出的時(shí)候，氣體自動(dòng)擴(kuò)散到周圍空氣中，所以就無需像把在室溫下凝固的材料(熔融液體)用作所述流體的情況中那樣，在壓制之后再除去氣體。
在流體通路包括輸入端通路70和多條輸出端通路75a-75d的情況下，所述輸出端通路75a-75d從所述輸入端通路70分岔，并且每一條都與流體出口6連通，其中相鄰的輸出端通路75a-75d的長度不同，從而在把氣體引入輸入端通路70的時(shí)候，根據(jù)相鄰的輸出端通路75a-75d之間長度的不同，使氣體以時(shí)間的滯后從相鄰的流體出口6、6噴出。由于用來形成連通孔12的流體是具有可壓縮性的氣體，在把氣體引入輸入端通路70的時(shí)候，與輸出端通路75a-75d的通路長度有關(guān)，到流體出口6的壓力傳播時(shí)間不同。結(jié)果，從較長的通路噴射氣體的時(shí)刻將遲于從較短的通路噴射氣體的時(shí)刻。相應(yīng)地，將會(huì)以縱向偏移的方式使連通孔12形成于相鄰的分隔壁11、11內(nèi)。
本申請(qǐng)要求2000.7.4提交的日本專利申請(qǐng)No.2000-201746的優(yōu)先權(quán)，它的公開作為參考文獻(xiàn)被整體引用。
本說明書中的術(shù)語和敘述只用于說明的目的，并且本發(fā)明也不限于這些術(shù)語及敘述。應(yīng)該理解，存在許多改型和代替均不脫離由所附各權(quán)利要求限定的本發(fā)明精髓和范圍。
權(quán)利要求
1.一種金屬中空部件，包括整體壓制的金屬制品，它具有多個(gè)沿該金屬制品長度方向延伸的中空部分，其特征在于，分隔壁分隔相鄰的中空部分，該分隔壁按預(yù)定的間隔設(shè)有連通孔，通過這些孔使相鄰的中空部分互相連通，所述各連通孔是在壓制所述分隔壁的同時(shí)形成的孔。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬中空部件，其特征在于，所述多個(gè)中空部分沿所述壓制的金屬制品的寬度方向互相平行地排列，并且所述相鄰分隔壁內(nèi)形成的各連通孔沿所述壓制的金屬制品的長度方向互相偏移。
3.如權(quán)利要求1所述的金屬中空部件，其特征在于，所述連通孔是在壓制所述分隔壁的同時(shí)，通過使流體進(jìn)入所述分隔壁，然后再從中排放出去而形成的流體排放孔，其中所述流體不溶解于所述金屬制品的熔融擠壓材料中。
4.如權(quán)利要求2所述的金屬中空部件，其特征在于，所述連通孔是在壓制所述分隔壁的同時(shí)，通過使流體進(jìn)入所述分隔壁，然后再從中排放出去而形成的流體排放孔，其中所述流體不溶解于所述金屬制品的熔融擠壓材料中。
5.如權(quán)利要求1所述的金屬中空部件，其特征在于，所述連通孔是在壓制所述分隔壁的同時(shí)，通過使氣體進(jìn)入所述分隔壁，然后再從中排放出去而形成的氣體排放孔。
6.如權(quán)利要求2所述的金屬中空部件，其特征在于，所述連通孔是在壓制所述分隔壁的同時(shí)，通過使氣體進(jìn)入所述分隔壁，然后再從中排放出去而形成的氣體排放孔。
7.如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的金屬中空部件，其特征在于，所述金屬中空部件是熱交換器中所用的金屬多孔扁平管。
8.如權(quán)利要求7所述的金屬中空部件，其特征在于，所述金屬中空部件由鋁或它的合金制成。
9.一種制造金屬中空部件的方法，所述中空部件具有多個(gè)沿所述金屬中空部件長度方向延伸的中空部分和在分隔相鄰中空部分之分隔壁中形成的多個(gè)連通孔，所述方法包括如下步驟通過模具壓制熔融的擠壓材料，所述模具包括形成所述金屬中空部件外部形狀用的陰模和包含多個(gè)形成中空部分之突起的陽模，所述突起與所述多個(gè)中空部分對(duì)應(yīng)；在壓制所述熔融擠壓材料的同時(shí)，從所述相鄰的形成中空部分突起之間的槽的底部，將不溶解于所述熔融擠壓材料的流體斷續(xù)地供送到所述分隔壁中，從而由排放流體的流體排放孔形成所述多個(gè)連通孔。
10.如權(quán)利要求9所述的制造金屬中空部件的方法，其特征在于，所述陽模具有在所述槽的底部形成的流體出口，還具有流體通路，它使所述陽模的外部與所述流體出口相連。
11.如權(quán)利要求9所述的制造金屬中空部件的方法，其特征在于，所述陽模包括保持模；型芯，它有一對(duì)半分的基座件，由所述保持模支承；多個(gè)剛性銷桿，每個(gè)銷桿的前端構(gòu)造出所述形成中空部分的突起，并沿縱向被夾在所述一對(duì)半分的基座件之間；形成于所述槽底部的流體出口；將所述陽模外面與所述流體出口連接的流體通路；其中部分所述流體通路形成在所述半分基座件的相對(duì)表面上的相鄰剛性銷桿之間的位置處。
12.如權(quán)利要求9所述的制造金屬中空部件的方法，其特征在于，所述陽模包括保持模，它具有環(huán)狀部分、整體形成于所述環(huán)狀部分內(nèi)橫穿該環(huán)狀部分的橋形部分、以及在橋形部分兩側(cè)形成的材料導(dǎo)入孔；型芯，它有多個(gè)所述形成中空部分之突起，并被插入在所述橋形部分內(nèi)形成的保持開口內(nèi)；凸緣件，它覆蓋被插在所述保持開口內(nèi)的所述型芯的后端；流體出口，它形成在所述槽的底部；流體通路，形成在所述保持模、凸緣件和型芯內(nèi)，以便使所述陽模的外面與所述流體出口相連；管子，它安裝在連接一部分形成于所述凸緣件內(nèi)之流體通路和一部分形成于所述型芯內(nèi)之流體通路的連接部分內(nèi)。
13.如權(quán)利要求9至12任一項(xiàng)所述的制造金屬中空部件的方法，其特征在于，將不溶解于熔融的擠壓材料內(nèi)的氣體用為所述流體。
14.如權(quán)利要求13所述的制造金屬中空部件的方法，其特征在于，所述流體通路包括輸入端通路和從所述輸入端通路分岔的多條輸出端通路，并且每一條所述輸出端通路都與一個(gè)流體出口連通，其中相鄰的輸出端通路的長度不同，從而在把所述氣體引入所述輸入端通路的時(shí)候，根據(jù)相鄰的輸出端通路之間長度的不同，使所述氣體以時(shí)間的滯后從相鄰的流體出口噴出。
全文摘要
一種金屬中空部件具有多個(gè)沿其長度方向延伸的中空部分和形成于分隔相鄰中空部分之分隔壁內(nèi)的連通孔。該部件被如下制成:通過模具壓制熔融的擠壓材料,該模具包括形成金屬中空部件外部形狀用的陰模和包含與所述多個(gè)中空部分對(duì)應(yīng)之多個(gè)形成中空部分突起的陽模;壓制熔融擠壓材料的同時(shí),從相鄰的形成中空部分突起之間形成的槽的底部,將不溶解于熔融擠壓材料的流體斷續(xù)地供送到分隔壁中,從而由排放流體的流體排放孔形成所述多個(gè)連通孔。
文檔編號(hào)B21C25/08GK1330989SQ01120010
公開日2002年1月16日 申請(qǐng)日期2001年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月4日
發(fā)明者矢野定英 申請(qǐng)人:有限會(huì)社矢野工程