專利名稱：金屬擠壓加工模具的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種加工模具，特別是涉及一種用于金屬擠壓成型的加工模具。
背景技術：
如圖1所示，現有金屬擠壓加工乃是將金屬加熱成為镕融料后，送入一個載料筒11內，使镕融料經由通過載料筒11內的一個加工模具2，便可得到預定型態的金屬產品，其中最常見的為金屬圓管。
配合如圖2所示，現有加工模具2包括一模具本體21以及一成型件22。該模具本體21為具有一進料區211、一成型區212，及一冷卻區213，且該進料區211、成型區212和冷卻區213的排列是對應于進料方向(即由圖中右側往左側移動)。該中空成型件22是連固于該成型區212中，并具有一第一內環面23及一第二內環面24。該第一內環面23界定出孔徑均一的一定型孔231，而該第二內環面24則界定出一漸擴孔241。其中該定型孔231是相對鄰近該進料區211，該漸擴孔241是相對鄰近該冷卻區213。
在一油壓擠型機12(顯示于圖1)的推動下，金屬镕融料受壓被迫進入該進料區211內，并流入該成型件22內依序通過該成型孔231和漸擴孔241，最后镕融料于該冷卻區213內冷卻，并自該載料筒11送出，即可得到型態與該定型孔231相對應的擠壓產品。
在镕融料通過該進料區211與定型孔231的過程中，因該成型件22的一側面221與镕融料的流動方向相垂直，造成一部分镕融料并非直接自該進料區211進入定型孔231內，并與該側面221發生撞擊，因而無法順利地直接流入該定型孔231中，如此一來，镕融料于此處產生擾動，對于镕融料冷卻時的晶粒將造成決定性影響。
如圖3所示為利用現有加工模具2成型所得的產品，經過金相攝影得到的圖相，由圖中可知，產品冷卻后所得的晶粒粗大，根據材料學對于晶粒結構的研究發現，晶粒較大者，其機械強度較低，因此，利用此種習知模具所得的產品強度是相對較低。
另一方面，在晶粒大小沒有辦法有效縮小的前提下，相對產品的表面粗糙度必定相對較高，致使產品良率偏低，亦未能符合使用者對于產品的品質要求。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種擠出產品晶粒較小且良率高的金屬擠壓加工模具。
本實用新型金屬擠壓加工模具是設于一盛裝有熔融料的載料筒中，該金屬擠壓加工模具包含一模具本體以及一中空成型件。根據熔融料的進料方向，該中空模具本體界定出一供熔融料流入的進料區、一成型通道，以及一供成型產品冷卻并送出該載料筒的冷卻區。該成型件是設于該成型通道內，并具有環繞一中心軸線的一第一內環面。該第一內環面包括一與該進料區相鄰的開口緣，以及一相反于該開口緣的鄰接緣，該第一內環面更界定出一漸縮孔，該漸縮孔是由開口緣往鄰接緣方向朝該中心軸線弧形突出。
也就是說，本實用新型的金屬擠壓加工模具，設置于一盛裝有熔融料的載料筒中并包含一中空模具本體及一中空成型件，根據進料方向將模具本體依序界定出一供熔融料流入的進料區、一成型通道，以及一供成型品冷卻以送出該載料筒的冷卻區，其中該中空成型件具有一圍繞一中心軸線的第一內環面，該第一內環面包括一相鄰該進料區的開口緣，與一相反于該開口緣的鄰接緣，并界定出一漸縮孔，其中，該第一內環面是自該開口緣往鄰接緣方向朝該軸線弧形突出。
基于上述結構，當镕融料經該進料區進入該成型件時，將首先遭遇到該第一內環面，由于本實用新型的第一內環面是沿著進料方向往該軸線弧狀突伸，因而镕融料得以流暢地通過該第一內環面。依據流體力學原理，镕融料較不容易直接撞擊該第一內環面，因而發生擾流的機率降低，使得镕融料通過該輸出孔凝固時，結晶冷卻后相互連接在一起，所產生晶粒較小。因此，利用本實用新型制造所得產品機械性質將十分理想，且表面粗糙度也有改善，就良率方面也能獲得品質上的提升。
下面通過最佳實施例及附圖對本實用新型金屬擠壓加工模具進行詳細說明，附圖中圖1是一使用狀態示意圖，說明一種用于金屬擠壓加工的現有模具裝設在一載料筒的情形。
圖2是一局部放大圖，說明前述現有模具中，一成型件的一側面與镕融料流動方向相垂直。
圖3是顯示經由前述現有模具加工成型產品的一金相攝影圖。
圖4是一使用狀態示意圖，說明本實用新型金屬擠壓加工模具的一較佳實施例裝設于另一載料筒，并搭配一油壓擠型機進行擠壓成型。
圖5是一局部放大圖，說明該較佳實施例的一第一內環面沿著一中心軸線I弧狀突伸地界定出一漸縮孔。
圖6是經由該較佳實施例成型所得產品的一金相攝影圖。
具體實施方式
如圖4所示，本實用新型金屬擠壓加工模具3的較佳實施例是應用于成型出鋁質圓管，但并不以本實施例所揭示者為限。該金屬擠壓加工模具3被裝設在一載料筒4中，該載料筒4具有一筒體41，以及一由該筒體41所界定的空間42。該空間42是供熔融鋁料所容置，該空間42更具有兩個開放端421、422，其中一個開放端421是被一油壓擠型機5所封閉，其中另外一端422則為開放樣。該油壓擠型機5具有一中空樣的固定壓桿51，以及一可受驅動地往復移動于該壓桿51中的模核52。
配合如圖5所示，該金屬擠壓加工模具3包含一模具本體31，以及一中空成型件32。該模具本體31是可滑動地容置于該載料筒4中，且該模具本體31的一外表面311緊貼該載料筒4內表面。該模具本體31根據進料方向依序界定出彼此連通的一進料區312、一成型通道313，以及一冷卻區314。其中，該進料區312可供熔融鋁料流入，而該冷卻區314則是連通至該載料筒4的其中另一開放端422。
該成型件32固著于該成型通道313內，且具有一第一內環面321、一第二內環面322，以及一第三內環面323，該第一、二、三內環面321、322、323均同軸地環繞一中心軸線I。該第一內環面321包括一開口緣324，與一相反于該開口緣324的鄰接緣325，該開口緣324鄰接該模具本體31的進料區312，而該鄰接緣325則連結該第二內環面322。其中，該第一內環面321是由開口緣324往鄰接緣325方向突伸地界定出一漸縮孔326，也就是說，越往該鄰接緣325的方向，該第一內環面321越接近該中心軸線I，且該第一內環面321的突伸型態為弧形。
將對應平行于進料方向(相同于軸線I方向)的一切線界定為第一切線II，該第一切線II切過該鄰接緣325，另將垂直于該進料方向的一切線界定為第二切線III，該第二切線III則是切過該開口緣324，且該第一、二切線II、III形成一交點IV，由該交點IV至鄰接緣325的距離V相同于該交點IV至該開口緣324的距離VI。
該第二內環面322界定出連通該漸縮孔326的一中段孔327，且該中段孔327沿著進料方向呈現均一孔徑的態樣。該第三內環面323界定出一輸出孔328，該輸出孔328的孔徑是往該冷卻區314的方向逐漸變大。
于該加工模具尚未激活作業前，該油壓擠型機5是相對遠離該金屬擠壓加工模具3，為使成型產品具有均勻厚度與更穩定的加工品質，該油壓擠型機5更在鄰近筒體41的另一開放端422位置處設有一中空推桿53，該推桿53的一端頂抵于該成型件32的第三內環面323側，經由該推桿53可連通該另一開放端422與模具本體51的冷卻區314，該推桿53被另一油壓系統(圖中未繪出)所驅動地往該壓桿51方向移動，透過油壓擠型機5的推桿53、壓桿51交互作用，使得擠型壓力獲得平衡。
若要進行擠壓成型，必須將鋁錠(即固態鋁)預先加熱處理，待鋁錠形成熔融樣地進入該載料筒4內，隨后令該推桿53頂抵著成型件32，同時該模核52與壓桿51則在油壓驅動下逐漸向該模具3靠近，因該進料區312口徑足以供該核模52通過，因此該核模52前端得以伸入該進料區312內，更進入該漸縮孔328的前段，但該壓桿51因無法順利通過該進料區312，故故頂掣于該模具本體31的進料區312外側。
待該壓桿51、推桿53與核模52均各就定位后，擠壓作業便正式啟用。該推桿53將加工模具3連同壓桿51一體地往圖中右側方向推動，隨著該推桿53移動，該模核52將配合地逐漸縮回該壓桿51內，使該模核52前端恒保持該漸縮孔326前段的位置。
受限于該進料區312頂掣著壓桿51，又該推桿53不斷地將該模具3往右方推送，熔融料被迫由該漸縮孔326沿著該模核52外周面往該中段孔327、輸出孔328流出，其中，在熔融料通過漸縮孔326的同時發生冷卻效應，使得熔融料到達該輸出孔328時已經具有固定的圓管型態。
當镕融料經該進料區312進入該成型件32時，將首先遭遇到該第一內環面321，但本實用新型的第一內環面321是沿著進料方向往該軸線I弧狀突伸，因而镕融料得以流暢地通過該第一內環面321。依據流體力學原理，镕融料較不容易直接撞擊該第一內環面321，因而發生擾流的機率降低，使得镕融料通過該輸出孔328凝固時，結晶冷卻后相互連接在一起，所產生晶粒較小。
如圖6所示，將本實用新型加工所得產品進行金相攝影，可知輸出產品的晶粒較小，由金屬材料結構層面來看，晶粒大小關系著體界面積，若晶粒越小，則整體晶粒的晶界面積越大，對產品的機械性質有決定性影響，一般來說，細晶產品(具有較小晶粒)比粗晶產品更堅硬更強化，故利用本實用新型制造所得產品機械性質將十分理想，就良率方面也能獲得品質上的提升。
再者，正因為镕融料由該進料區312流入該漸縮孔326時，并不會直接撞擊該第一內環面321，而是采取流暢的方式通過該第一內環面321，對镕融料冷卻后所形成的晶粒大小較不容易發生影響，故成型所得產品表面相當平滑，而非粗糙表面，無形中強化成型產品的品質。
歸納上述，本實用新型的金屬擠壓加工模具3透過第一內環面321往該中心軸線I突出，又該第一內環面321的突伸型態為弧形，令镕融料自該模具本體31進入該漸縮孔326時，直接撞擊該第一內環面326的機率大為降低，因此均能順暢地通過該漸縮孔326進行塑型，且根據金相攝影可知，經由該加工模具3所成型得到產品，其晶粒確實較現有產品晶粒更小，且表面粗糙度也有改善，均在在提高了產品的良率，因而確實能達到本實用新型所訴求目的。
權利要求1.一種金屬擠壓加工模具，設置于一盛裝有熔融料的載料筒中并包含一中空模具本體及一中空成型件，根據進料方向將模具本體依序界定出一供熔融料流入的進料區、一成型通道，以及一供成型品冷卻以送出該載料筒的冷卻區，其特征在于該中空成型件具有一圍繞一中心軸線的第一內環面，該第一內環面包括一相鄰該進料區的開口緣，與一相反于該開口緣的鄰接緣，并界定出一漸縮孔，其中，該第一內環面是自該開口緣往鄰接緣方向朝該軸線弧形突出。
2.如權利要求1所述的金屬擠壓加工模具，其特征在于沿著進料方向，該成型件更具有一同軸于該第一內環面的第二內環面，該第二內環面連結于該第一內環面的鄰接緣側并界定出一與該漸縮孔相連通的中段孔。
3.如權利要求1所述的金屬擠壓加工模具，其特征在于相同于進料方向且切過該鄰接緣的一切線為一第一切線，垂直于進料方向并切過該開口緣的一切線為一第二切線，第一、二切線形成一交點，該交點至開口緣的距離等同于該交點至鄰接緣的距離。
4.如權利要求1所述的金屬擠壓加工模具，其特征在于該成型件沿著進料方向更包含一圍繞該中心軸線的第三內環面，該第三內環面是位于該第二內環面相反于第一內環面的一側，并界定出一與該冷卻區相通的輸出孔。
5.如權利要求1所述的金屬擠壓加工模具，其特征在于該輸出孔的孔徑是往冷卻區方向逐漸擴大。
專利摘要一種金屬擠壓加工模具，包含一中空模具本體及一中空成型件。該模具本體根據進料方向界定出一進料區、一成型通道與一冷卻區。該成型件是設于成型通道中，并具有環繞一中心軸線的一第一內環面，該第一內環面包括一鄰近該進料區的開口緣，與一相反于該開口緣的鄰接緣，該第一內環面更界定出一漸縮孔，且該第一內環面是由開口緣往鄰接緣方向朝中心軸線弧狀突出。當熔融料經由進料區進入成型件時，熔融料并不會直接撞擊該第一內環面，而能順暢地通過該漸縮孔，故成型產品的晶粒較小，相對機械強度高且表面粗糙度小，確實可提高產品良率及品質。
文檔編號B21C25/02GK2820371SQ200520001400
公開日2006年9月27日 申請日期2005年1月25日 優先權日2005年1月25日
發明者陳春盛 申請人:陳春盛