[发明专利]镁合金板材温热电磁成形方法

说明书

技术领域

本发明属于机械工程领域，具体为镁合金板材温热电磁成形方法。主要用于提高镁合金板材的成形性能，为镁合金板材塑性加工提供一种新的更为行之有效的方法。

背景技术

近年来，汽车工业特别是中国汽车工业得到了迅猛发展。与此同时，汽车工业发展所带来的环境和能源问题也日益严峻，其中汽车75％的能耗直接与车重有关。因此全球汽车生产商竞相开发和利用新材料、新工艺以减轻汽车自重、降低燃油消耗、减少废气排放，汽车轻量化已成为现代结构设计的主流趋势，以高强钢、铝合金、镁合金及多种复合材料为代表的轻质、高强度难成形材料在汽车、航空、航天等先进制造领域的应用日益增加。美国能源部从2001年即将车用轻合金的成形工艺作为重点资助项目加以研究，并将车用轻质合金材料的开发与成形工艺作为2006-2011年“The FreedomCAR and Vehicle Technologies(FCVT)Program”的一个重要部分。我国《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中也将轻质高强度金属材料的研究开发作为一项重要内容。此外，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新的更高的要求，传统的塑料己难以满足电子器件轻、薄、小型化以及安全、环保的发展要求，从而使轻合金特别是铝、镁合金成为制造电子器件壳体的理想材料。

镁及其合金是目前最轻的金属结构材料，其密度比铝轻1/3，具有比强度和比刚度高、阻尼减震性好、导热性好、电磁屏蔽效果佳、易回收等特点。从20世纪40年代开始，镁合金已经开始应用于航空、航天等国防军工领域，进入20世纪90年代后，镁合金产品开始用于汽车、交通、电子以及其他民用产品领域。一大批重要电子产品在使用镁合金后，取得很好的效果。1998年后，日本所有的笔记本电脑厂商均推出镁合金外壳的机型。我国联想、华硕等笔记本电脑1999年后也部分采用了镁合金外壳。近年来数码相机的机壳也部分采用镁合金制造，在提高相机刚度的同时，也减轻了相机质量，便于携带。

镁合金为密排六方晶体结构，在常温下只有基面{0001}三个滑移系可以发生变形，因此冷态下塑性加工能力较差。目前镁合金产品主要采用压铸方法生产。虽然镁合金的铸造性能优良，可以铸造成各种形状复杂的零件，但也存在产品规格尺寸受限、力学性能差等局限，各种铸造缺陷如疏松、气孔、缩孔和夹杂难以避免，壁厚过薄容易造成产品报废，成品率较低。对于电子器件外壳和3C产品外壳件，有的重量只有几十克，铸造浇冒口金属比例很高，造成材料利用率较低。如能采用塑性加工技术替代现有的压铸工艺生产薄壁镁合金零件，将不仅可以提高产品性能和质量，而且可以显著提高材料利用率和生产效率。因此，如何挖掘和提高镁合金板材的成形性能、开发行之有效的成形新工艺备受国内外工业界和学术界的关注，并成为近年来竞相研究的热点之一。

欧洲、日本、美国近年来分别开展了镁合金薄板成形技术的研究。德国学者Doege等与大众汽车公司应用热冲压成形技术成形了汽车车门等薄板零件，与钢门相比，采用内镁外铝的混合车门可减重50％，与铝门相比可减重20％；日本学者Ogawa等对镁合金温成形的塑性性能和成形极限进行了研究，Yoshihara等采用局部加热-局部冷却工艺使镁合金热冲压成形极限拉深比达到5.1；中科院金属研究所张士宏等对镁合金板材温热条件下的深拉深进行了研究，他们发现，对于镁合金板材，120-170℃之间，塑性变形能力很好，尤其在170℃左右板材的变形能力很高，筒形件极限拉深比可达到2.6。总体来说，镁合金板材温成形技术目前仍处于实验室基础研究阶段，润滑及由此所带来的材料与环境污染、成形速度受限、模具强度、成形工艺条件较苛刻(参数可调整范围小)等都是该技术步入工业应用所亟待解决的关键问题。