本发明属于模具挤压成形，具体涉及一种铝合金桥体用型材挤压成形模具以及相应的挤压成形方法。
背景技术：
1、战备桥梁是陆军遂行渡河工程保障的最主要装备。现代战争对军用桥梁有很高的技术要求，优良的装备应当具有快速的机动能力，广泛的适应能力和良好的操作性、可靠性、安全性及足够的抗毁伤能力。战备桥梁装备只有在快速机动的前提下，才能保证其强大的保障能力和广泛的适应能力得以充分发挥。铝合金具有较低的密度、较高的强度以及良好的铸造性能、塑性加工性能、耐腐蚀性能、可焊接性能，还易于加工成形和回收再利用，并且对于实现低碳减排、高效节能、“碳中和”的战略目标具有巨大潜力，被广泛应用于航空航天、交通运输、电子通讯、国防军工等领域。采用铝合金结构代替钢材结构更加能够发挥轻质的优势。
2、铝合金结构大多采用大型挤压型材以减少焊接，但现有技术中缺少针对铝合金桥体用型材生产的模具，这导致现有技术中制备的铝合金桥体型材的生产过程中存在大量的材料浪费，或者产品性能不能满足要求。
技术实现思路
1、因此，本发明提供一种铝合金桥体用型材挤压成形模具以及相应的挤压成形方法，能够解决现有技术中制备的铝合金桥桥体的生产过程中存在大量的材料浪费，或者产品性能不能满足要求的技术问题。
2、为了解决上述问题，本发明提供一种铝合金桥体用型材挤压成形模具，包括内模体与外模体，所述内模体包括内模板以及处于所述内模板朝向所述外模体的端面上的模芯，所述内模板上构造有贯通其两端的多个分流孔，各所述分流孔环绕所述模芯设置，所述外模体包括外模板以及处于所述外模板朝向所述内模体的端面上的焊合室，所述焊合室的室底壁上构造有贯通至所述外模板远离所述内模体的端面的模孔，所述内模体具有所述模芯的一侧端面与所述外模体具有所述焊合室的一侧端面配合组装，所述焊合室罩设于各所述分流孔的出口，所述模芯插装于所述模孔内以在两者之间形成环绕所述模芯设置的成型腔。
3、在一些实施方式中，所述分流孔具有四个，分别为第一分流孔、第二分流孔、第三分流孔及第四分流孔，且任意两个所述分流孔分别具有的分流面积之间为差值△s，0≤△s≤1200mm2；和/或，所述成型腔的截面积为f截，各分流孔的总面积为f总，各分流孔的总面积与所述成型腔的截面积的比值为k，k＝f总/f截＞10。
4、在一些实施方式中，第一分流孔、第二分流孔、第三分流孔及第四分流孔沿着第一旋向依次间隔设置，所述内模板关于第一对称线对称，所述第一分流孔与所述第三分流孔各自关于所述第一对称线对称，所述第二分流孔与所述第四分流孔关于所述第一对称线对称，所述成型腔关于所述第一对称线对称。
5、在一些实施方式中，铝合金桥体用型材包括型材面板、处于所述型材面板的底面的型材箱体以及处于所述型材面板的顶面的型材加强筋条，所述型材箱体为开口朝向所述型材面板一侧的拱形结构，所述型材加强筋条的位置与所述型材箱体与所述型材面板的连接位置对应，所述成型腔包括与所述型材面板形状匹配的桥面成型部、与所述型材箱体形状匹配的型材箱体成型部以及与所述型材加强筋条形状匹配的筋条成型部，沿铝合金坯料的挤压成形方向在所述外模板上投影，所述桥面成型部、型材箱体成型部以及筋条成型部三者形成的两个交接区域以及两个所述筋条成型部分别处于所述第二分流孔及第四分流孔的投影轮廓内，所述型材箱体成型部的两个拐角区域皆处于所述第三分流孔内，所述桥面成型部的中间区域处于所述第一分流孔内；和/或，相邻两个所述分流孔之间形成分流桥，各所述分流桥的斜度为γ，30°≤γ≤40°。
6、在一些实施方式中，所述模芯的外周壁上形成有环绕其设置且凸出于所述模芯的外周壁的模芯工作带，所述模孔的内周壁上形成有环绕其设置且凸出于所述模孔的内周壁的模孔工作带，所述模芯工作带与所述模孔工作带沿着所述外模板的直径方向由内至外间隔设置以形成所述成型腔，所述成型腔由围绕所述模芯的多段成型段组成，各段所述成型段在所述成型腔的入口侧端面处于同一平面上，在所述挤压成形方向上的长度为轴向长度，各段所述成型段中的任意两段分别具有的轴向长度之间的差值为△h，其中，w1为选定两段所述成型段中的一段的厚度，r1选定两段所述成型段中的一段的形心到挤压中心的距离，w2为选定两段所述成型段中的另一段的厚度，r2选定两段所述成型段中的另一段的形心到挤压中心的距离，a＝0.1973·λ1.70764、b＝0.17918+0.02922λ-0.000179λ2、c＝0.34232+1.69527λ，λ为挤压比，λ＝镦粗坯料的横截面积/f截。
7、在一些实施方式中，所述模孔工作带的入口侧具有预成型槽，所述预成型槽由所述焊合室的室底壁朝向所述模孔工作带一侧凹进，所述预成型槽在所述外模板的径向上由所述模孔工作带的工作面外扩距离为a，3mm≤a≤5mm，所述预成型槽在所述挤压成形方向上的延伸距离为b，10mm≤b≤15mm。
8、在一些实施方式中，所述焊合室为开口朝向所述内模板的开口槽，所述开口槽的槽壁沿着靠近所述内模板的一侧渐扩，且所述开口槽的槽壁倾斜角度为5°～15°；和/或，所述开口槽的槽底壁与所述预成型槽的连接位置为圆形倒角，且所述圆形倒角的半径为5mm～10mm。
9、在一些实施方式中，所述模芯与所述内模板之间通过模舌连接，所述模舌为锥台结构，且所述锥台结构的横截面朝向所述模芯一侧越来越大，所述锥台结构的高度与所述焊合室的深度相等且位置相对应，所述模舌的外廓面与所述内模板之间形成夹角为θ，45°≤θ≤60°；和/或，所述铝合金桥体用型材挤压成形模具还包括垫板，所述垫板能够被选择地组装于所述内模板背离所述外模体一侧的端面上，当所述垫板被组装于所述内模板背离所述外模体一侧的端面上时，所述垫板的周向位移被限制；和/或，所述内模板与所述外模板之间具有定位连接销。
10、本发明还提供一种铝合金桥体用型材挤压成形方法，采用上述的铝合金桥体用型材挤压成形模具进行，包括如下步骤：
11、将所述内模体与外模体组装并固定，将所述垫板组装于所述内模板远离所述外模体的一侧；
12、将铝合金坯料置入挤压机的挤压筒内，并控制挤压机的挤压杆沿着挤压成形方向加载挤压所述铝合金坯料以使所述铝合金坯料发生轴向和径向流动，完成对所述铝合金坯料的镦粗；
13、在所述铝合金坯料被镦粗至目标尺寸后，移除所述垫板；
14、控制挤压杆沿着所述挤压成形方向继续加载挤压所述镦粗后的铝合金坯料，所述铝合金坯料在所述成型腔内被挤压成型为铝合金桥体用型材。
15、在一些实施方式中，在所述铝合金桥体用型材被挤压成型后，对其进行在线淬火处理；和/或，在移除所述垫板后的挤压杆的行进挤压速度为0.5mm/s；和/或，所述挤压成形过程的成形温度为450℃。
16、本发明提供的一种铝合金桥体用型材挤压成形模具以及相应的挤压成形方法具有如下有益效果：
17、通过组装后的内模体与外模体两者共同形成铝合金桥体用型材的成型腔在内模体上形成有多个环绕模芯设置的分流孔、在外模体上形成有与模孔连通且处于模孔的入口侧的焊合室，铝合金坯料棒材能够在挤压机的挤压杆的加载作用下被各分流孔形成均匀分流后进入焊合室再次焊合，进入焊合室内焊合的坯料形状被依据成型腔的形状被分布，并进一步进入成型腔内最终实现铝合金桥体用型材的挤压成形，有利于提高型材成形的均匀性、成形效率以及表面质量，减少了对材料的浪费，需要特别说明的是，坯料在流经各分流孔及成型腔的过程中将产生剧烈地塑性形变，金属材料会受到强烈三向压应力，组织进一步得到细化且更加均匀，同时受到加工硬化，极大地提高了构件的成形良品率。
1.一种铝合金桥体用型材挤压成形模具，其特征在于，包括内模体(1)与外模体(2)，所述内模体(1)包括内模板(11)以及处于所述内模板(11)朝向所述外模体(2)的端面上的模芯(12)，所述内模板(11)上构造有贯通其两端的多个分流孔，各所述分流孔环绕所述模芯(12)设置，所述外模体(2)包括外模板(21)以及处于所述外模板(21)朝向所述内模体(1)的端面上的焊合室(22)，所述焊合室(22)的室底壁上构造有贯通至所述外模板(21)远离所述内模体(1)的端面的模孔(23)，所述内模体(1)具有所述模芯(12)的一侧端面与所述外模体(2)具有所述焊合室(2)的一侧端面配合组装，所述焊合室(22)罩设于各所述分流孔的出口，所述模芯(12)插装于所述模孔(23)内以在两者之间形成环绕所述模芯(12)设置的成型腔(100)。
2.根据权利要求1所述的铝合金桥体用型材挤压成形模具，其特征在于，所述分流孔具有四个，分别为第一分流孔(111)、第二分流孔(112)、第三分流孔(113)及第四分流孔(114)，且任意两个所述分流孔分别具有的分流面积之间为差值△s，0≤△s≤1200mm2；和/或，所述成型腔(100)的截面积为f截，各分流孔的总面积为f总，各分流孔的总面积与所述成型腔(100)的截面积的比值为k，k＝f总/f截＞10。
3.根据权利要求2所述的铝合金桥体用型材挤压成形模具，其特征在于，第一分流孔(111)、第二分流孔(112)、第三分流孔(113)及第四分流孔(114)沿着第一旋向依次间隔设置，所述内模板(11)关于第一对称线对称，所述第一分流孔(111)与所述第三分流孔(113)各自关于所述第一对称线对称，所述第二分流孔(112)与所述第四分流孔(114)关于所述第一对称线对称，所述成型腔(100)关于所述第一对称线对称。
4.根据权利要求3所述的铝合金桥体用型材挤压成形模具，其特征在于，铝合金桥体用型材包括型材面板(201)、处于所述型材面板(201)的底面的型材箱体(202)以及处于所述型材面板(201)的顶面的型材加强筋条(203)，所述型材箱体(202)为开口朝向所述型材面板(201)一侧的拱形结构，所述型材加强筋条(203)的位置与所述型材箱体(202)与所述型材面板(201)的连接位置对应，所述成型腔(100)包括与所述型材面板(201)形状匹配的桥面成型部、与所述型材箱体(202)形状匹配的型材箱体成型部以及与所述型材加强筋条(203)形状匹配的筋条成型部，沿铝合金坯料的挤压成形方向在所述外模板(21)上投影，所述桥面成型部、型材箱体成型部以及筋条成型部三者形成的两个交接区域以及两个所述筋条成型部分别处于所述第二分流孔(112)及第四分流孔(114)的投影轮廓内，所述型材箱体成型部的两个拐角区域皆处于所述第三分流孔(113)内，所述桥面成型部的中间区域处于所述第一分流孔(111)内；和/或，相邻两个所述分流孔之间形成分流桥(115)，各所述分流桥(115)的斜度为γ，30°≤γ≤40°。
5.根据权利要求4所述的铝合金桥体用型材挤压成形模具，其特征在于，所述模芯(12)的外周壁上形成有环绕其设置且凸出于所述模芯(12)的外周壁的模芯工作带(121)，所述模孔(23)的内周壁上形成有环绕其设置且凸出于所述模孔(23)的内周壁的模孔工作带(231)，所述模芯工作带(121)与所述模孔工作带(231)沿着所述外模板(21)的直径方向由内至外间隔设置以形成所述成型腔(100)，所述成型腔(100)由围绕所述模芯(12)的多段成型段组成，各段所述成型段在所述成型腔(100)的入口侧端面处于同一平面上，在所述挤压成形方向上的长度为轴向长度，各段所述成型段中的任意两段分别具有的轴向长度之间的差值为△h，其中，w1为选定两段所述成型段中的一段的厚度，r1选定两段所述成型段中的一段的形心到挤压中心的距离，w2为选定两段所述成型段中的另一段的厚度，r2选定两段所述成型段中的另一段的形心到挤压中心的距离，a＝0.1973·λ1.70764、b＝0.17918+0.02922λ-0.000179λ2、c＝0.34232+1.69527λ，λ为挤压比，λ＝镦粗坯料的横截面积/f截。
6.根据权利要求5所述的铝合金桥体用型材挤压成形模具，其特征在于，所述模孔工作带(231)的入口侧具有预成型槽(24)，所述预成型槽(24)由所述焊合室(22)的室底壁朝向所述模孔工作带(231)一侧凹进，所述预成型槽(24)在所述外模板(21)的径向上由所述模孔工作带(231)的工作面外扩距离为a，3mm≤a≤5mm，所述预成型槽(24)在所述挤压成形方向上的延伸距离为b，10mm≤b≤15mm。
7.根据权利要求6所述的铝合金桥体用型材挤压成形模具，其特征在于，所述焊合室(22)为开口朝向所述内模板(11)的开口槽，所述开口槽的槽壁沿着靠近所述内模板(11)的一侧渐扩，且所述开口槽的槽壁倾斜角度为5°～15°；和/或，所述开口槽的槽底壁与所述预成型槽(24)的连接位置为圆形倒角，且所述圆形倒角的半径为5mm～10mm。
8.根据权利要求1所述的铝合金桥体用型材挤压成形模具，其特征在于，所述模芯(12)与所述内模板(11)之间通过模舌(120)连接，所述模舌(120)为锥台结构，且所述锥台结构的横截面朝向所述模芯(12)一侧越来越大，所述锥台结构的高度与所述焊合室(22)的深度相等且位置相对应，所述模舌(120)的外廓面与所述内模板(11)之间形成夹角为θ，45°≤θ≤60°；和/或，所述铝合金桥体用型材挤压成形模具还包括垫板(3)，所述垫板(3)能够被选择地组装于所述内模板(11)背离所述外模体(2)一侧的端面上，当所述垫板(3)被组装于所述内模板(11)背离所述外模体(2)一侧的端面上时，所述垫板(3)的周向位移被限制；和/或，所述内模板(11)与所述外模板(21)之间具有定位连接销(25)。
9.一种铝合金桥体用型材挤压成形方法，其特征在于，采用权利要求8所述的铝合金桥体用型材挤压成形模具进行，包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的铝合金桥体用型材挤压成形方法，其特征在于，在所述铝合金桥体用型材被挤压成型后，对其进行在线淬火处理；和/或，在移除所述垫板(3)后的挤压杆的行进挤压速度为0.5mm/s；和/或，所述挤压成形过程的成形温度为450℃。
