[发明专利]具有内凸微结构的金属薄壳件两道次冲锻成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属塑性加工生产技术，特别涉及一种具有复杂几何外形(带有具有内凸微结构如螺柱、卡扣以及铰接凸缘)的金属薄壳件两道次冲锻成形方法。

背景技术

现代电子技术的发展对电子器件用结构材料及部件的性能提出了越来越高的要求。为了适应电子器件轻、薄、小型化的发展方向，要求电子器件外壳材料具有密度小、强度和刚度高、散热性能好、易于回收和符合环保要求等特点。目前，电子器件的外壳一般使用的是塑料。塑料在结构刚性、散热性以及回收利用等方面无法满足需求，而镁合金和铝合金在此诸特性及环保回收性总体衡量下，较工程塑料具有较大的优势。

目前，镁合金和铝合金外壳件的生产主要采用压铸和冲压成形工艺。压铸工艺有许多无法克服的缺点比如生产速度慢、优良率低、铸件表面孔洞及力学性能差等。此外，压铸件在厚度上都有限制，一般的压铸件只能达到1.0mm～5.0mm。冲压成形工艺虽然可以成形出力学性能较好、厚度较薄的外壳件，但是无法成形外壳件底部内壁上的内凸微结构，如螺柱、卡扣以及铰接凸缘等。

发明内容

本发明目的是提供一种具有内凸微结构的金属薄壳件两道次冲锻成形方法，解决现有技术中存在的生产速度慢、优良率低、铸件表面孔洞及力学性能差等问题，适用材料为镁合金和铝合金。它采用两道次冲锻成形工艺，用来成形具有内凸微结构、壁厚较薄的外壳件。

本发明的技术方案是：

一种具有内凸微结构的金属薄壳件两道次冲锻成形方法，包括如下步骤：

(1)将坯料放入凹模腔内，第一道次凸模向下运动成形出带有部分侧壁的外壳件，第一道次凸模压下量为原始坯料厚度的10％～30％；

(2)第二道次凸模向下运动成形出完整的侧壁和带有内凸微结构的外壳件，第二道次凸模压下至壳底厚度满足产品要求为止。

对于镁合金来说，具体成形工艺步骤如下：

(1)将模具加热至200℃～400℃；

(2)将厚度为1.5mm～4.0mm的镁合金坯料抛光后涂上润滑剂；

(3)将坯料加热至250℃～450℃；

(4)将坯料放入凹模腔内，第一道次凸模向下运动，压下量为原始板坯厚度的10％～30％；

(5)将坯料温度降为200℃～400℃；

(6)换用第二道次凸模，第二道次凸模向下运动，直至壳底厚度满足产品要求为止。

将冲锻成形件冷却后进行切边处理，然后进行机加工，包括钻孔、切削等。最后进行表面处理和喷涂，完成成品制造。

镁的晶格是密排六方晶格排列，当温度低于225℃时，镁合金的塑性变形仅限于通过基面{0001}滑移和锥面孪生来实现3个几何滑移系和2个独立滑移系，在该温度范围内镁合金的塑性较差。当温度高于225℃时，镁合金附加角锥滑移面启动，镁呈现明显的廷性转变，塑性大大提高，同时由于发生回复、再结晶而造成的软化，也会使镁及镁合金具有较高的塑性。若材料温度高于450℃时，会造成晶粒长大，降低机械性能。随着温度的升高，冲锻成形载荷下降，第一道次成形温度控制在250℃～450℃。由于再热会引起晶粒长大，从而导致机械性能下降，故应该降低第二道次成形坯料的温度，将其控制在200℃～400℃。

对于铝合金来说，具体成形工艺步骤如下：

(1)将厚度为1.5mm～4.0mm的铝合金坯料抛光后涂上润滑剂；

(2)将坯料放入凹模腔内，第一道次凸模向下运动，压下量为原始板坯厚度的10％～30％；

(3)换用第二道次凸模，第二道次凸模向下运动，直至壳底厚度满足产品要求为止。

与镁合金不同之处在于，铝合金用的模具和坯料均不需要加热，常温下操作即可。

第二道次凸模的特点：第二道次凸模侧面具有约束壁，分别对应外壳件的侧壁。约束壁的厚度与外壳件的侧壁厚度相同，导流槽用于多余的金属从中溢出。

本发明中，润滑剂为石墨和硅油的混合物，石墨的重量百分比为：5％～20％；或者，润滑剂为二硫化钼和石墨的混合物，二硫化钼的重量百分比为50％～90％；或者，润滑剂为滑石粉和动物油的混合物，滑石粉的重量百分比为5％～20％。

在第二道次成形过程中，第二道次凸模具有导流槽、约束壁以及成形内凸微结构的凹腔(如螺柱孔、铰接凸缘槽以及卡扣槽)。导流槽设于第二道次凸模的四个角部，约束壁设于第二道次凸模的四个侧壁，成形凸微结构的凹腔设于第二道次凸模的底面。

本发明的原理如下：