[发明专利]一种稀土镁合金无缝薄壁细管热挤压方法及其专用模具

说明书

技术领域

本发明涉及镁合金热挤压成形技术，具体为一种稀土镁合金无缝薄壁细管热挤压方法及其专用模具。

背景技术

镁合金作为21世纪最具开发应用潜力的绿色工程材料被广泛应用于航空、航天、汽车和电子等行业。由于镁及镁合金具有密排六方结构，滑移系少，塑性成形能力差，镁合金在压铸成形领域优先得到重视和发展。但是通过挤压、锻造、轧制等工艺生产的镁合金具有更高的强度、更好的延展性和更多样化的力学性能。近年来，镁合金的塑性加工技术获得了越来越多的关注和研究。

在制造业中，由于管材挤压加工具有原材料消耗少、尺寸精度和表面精度高、力学性能好等优点，故镁合金管材也主要采用热挤压方法来生产。管材挤压成形的方法主要有空心锭坯正向挤压、穿孔挤压、反向挤压、分流挤压等，通常，反向挤压适用于大直径管材。而主要用于生物医学血管支架基材的镁合金管材要求管径细、管壁薄且无缝，分流挤压还存在焊缝，因此反向挤压、穿孔挤压和分流挤压均不适合上述镁合金薄壁管的生产，因此主要用于生物医学血管支架基材的镁合金无缝薄壁细管适合采用空心坯正向挤压生产。

目前，镁合金的塑性加工工艺还不成熟，镁合金管、尤其是高精度镁合金薄壁细管的生产还存在挤压变形力大、加工范围窄、对毛坯要求高等问题。塑性变形的坯料也主要集中在AZ系列易变形镁合金，对于热稳定性高的稀土镁合金塑性变形研究还很少，这类镁合金更难挤压，关于稀土镁合金无缝薄壁细管的挤压尚未见报道。

发明内容

针对现有镁合金管材挤压中存在的上述问题和稀土镁合金的特点，本发明的目的是提供一种挤压变形力小、加工范围广、毛坯要求低的稀土镁合金无缝薄壁细管热挤压方法及其专用模具。

本发明的目的是这样实现的：

一种稀土镁合金无缝薄壁细管热挤压方法，其工艺步骤是：

(1)铸锭均匀化处理-将稀土镁合金铸锭在热处理炉中均匀化处理，其处理温度为485～525℃，保温时间为8～12小时；

(2)涂敷润滑剂-将均匀化处理后的稀土镁合金铸锭车皮，加工成空心圆柱坯料，去除碎屑和毛刺，在其内外表面均匀涂敷润滑剂；

(3)坯料预挤压-将装有坯料的预挤压模置于热处理炉中加热后通过预挤压模对坯料进行预挤压，预挤压温度为360～420℃；预挤压不仅使坯料结构致密，还有均匀成分、破碎晶粒等作用；

(4)挤压成形-取下预挤压模，换上成形模，重新装好模具，连同预挤压坯料一起置于热处理炉中加热，其加热温度为400～460℃，保温时间为1～1.5h，加热后取出模具进行挤压成形；挤压成形温度为380～440℃，挤压速度为1～10mm/s，挤压比为11～44；

(5)固溶时效处理-在氩气保护下对挤压成形的稀土镁合金细管进行固溶时效处理，固溶温度480～520℃，固溶时间2～4h，时效温度160～200℃，时效时间12～20h；固溶后立即水冷。

所述润滑剂为石墨粉与动物油按质量比1∶2.5～3混合的稠状物。

根据上述热挤压方法设计的稀土镁合金无缝薄壁细管热挤压专用模具，包括上模座、下模座、挤压筒、凸模和凹模，其特征在于：本专用模具配备的凹模有专对坯料预挤压的预挤压凹模和对预挤压后的坯料成形挤压的成形凹模两种，所述预挤压凹模和成形凹模具有相同的外形尺寸，可以以互换的方式通过挤压筒配合固定在下模座上，挤压筒和预挤压凹模或成形凹模通过上模座和下模座紧固；所述凸模由一体成型同轴的挤压杆、挤压轴和挤压针构成，挤压杆上端设有防止挤压轴与成形凹模直接接触的限位压头；挤压杆和挤压针直径小于挤压轴直径，挤压轴与挤压筒内壁过渡配合；挤压轴与挤压针结合部位采用25°锥度角和圆弧过渡；挤压针采用锥度为0.3°的锥度结构。预挤压凹模和成形凹模上设有与挤压筒同心的型腔，预挤压凹模的型腔与挤压针过渡配合，成形凹模的型腔与深入其内的挤压针一起构成供坯料出来的环形挤压孔。

所述挤压筒由挤压筒内衬和挤压筒外套构成，两者过盈热装配合，所述挤压筒内衬外径尺寸是内径的1.5～1.8倍，挤压筒外套外径尺寸是内径的2.0～2.2倍，装配过盈量为挤压筒内衬外径的0.002～0.003倍。在挤压筒外套外壁设有保温套，保温套、挤压筒外套和挤压筒内衬上设有贯通的直达凹模外壁的测温孔，便于插入测温设备测量凹模外壁的温度变化。

所述下模座上设有圆形凸台，挤压筒下端设有与圆形凸台对应的圆形沉孔，挤压筒通过圆形沉孔紧套在圆形凸台上。

与现有技术相比，本发明的优点是：