[发明专利]制备镁合金半固态坯的正挤压及变径弯曲挤压方法和模具

说明书

技术领域

本发明属于镁合金的挤压变形领域，特别涉及一种提高镁合金力学性能的挤压变形加工方法和加工模具。

背景技术

镁合金由于具有较高的比强度、比刚度、减震性、耐磨性、导热性、电磁屏蔽性，易切削性和易回收性等良好的综合性能，而成为汽车、航空航天及电子通讯等行业的重要新型材料。在能源、资源日益严峻和环保问题日趋突出的今天，镁合金被誉为“21世纪的绿色工程结构材料”，具有良好综合性能的轻质镁合金正成为全球关注的热点。随着镁合金结构件应用比例的不断增大，对镁合金成形技术的要求也越来越高。

镁合金的成形方法主要分为液态铸造和塑性变形两大类。由于镁属于密排六方晶体结构，滑移系较少，室温塑性较差，现在90％左右的镁合金工程结构件都是通过铸造方法制造。镁合金铸造方法有：砂型铸造、金属型重力铸造、熔模铸造、挤压铸造、低压铸造和压力铸造。这些铸造方法都需要专用的镁合金熔化炉，并且需采用覆盖剂或保护气体以防止熔化过程中镁的氧化燃烧，故资金投入大，而且存在严重的环境保护和安全隐患问题。同时，对于镁合金的主要成型方法-压力铸造方法而言，虽可成形复杂制件，但在成形厚大及不均匀铸件时存在缩孔、缩松、气孔等缺陷，从而降低了零件的力学性能。而镁合金塑性加工，虽可提高制件性能，但由于受其塑性变形能力的限制而只能生产形状极为简单的制件。

半固态成形技术具有铸造和塑性加工两者的优点，即能用较小的力近净成形(仅需少量加工或不再加工，就可成型用作机械构件)出复杂形状的优质镁合金制件。

半固态坯的制备是半固态成形的基础和关键。目前其主要制备方法有：机械搅拌法、电磁搅拌法、近液相线铸造法、应变诱发熔化激活法(SIMA)等。由于镁合金的易氧化特性，给液态法制备镁合金半固态坯料带来了困难，而SIMA法工艺简单、设备费用投入少，避免了熔体在高温时易氧化的弊端，所以SIMA法在镁合金半固态坯料制备中日益受到重视。已有的SIMA法主要是镦粗、等通道转角挤压，其中镦粗法不仅变形不均匀，而且坯料的尺寸受到很大的限制；等径道转角挤压制备的镁合金半固态坯料由于受到模具和设备的限制，每次只能制备长度较短的坯料，并且要经过多道次挤压以获得大的等效应变。

中国专利文献CN100360700C(专利申请号03132471.1)公开了一种镁合金不等径弯道挤压-剪切诱导等温球化半固态坯复合制备方法，将坯料进行不等径弯道挤压，挤压比保持在1.5～2.0之间，弯道挤压角为90°，反复循环3～4次。但是这种方法需经过多道次挤压才能够将镁合金晶粒细化到较小尺寸，工序多，生产效率低，生产成本高；且每道次的挤压时间相对较长，若提高挤压速度会使产品的质量下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以连续制备镁合金半固态坯的正挤压及变径弯曲挤压方法和模具。

实现本发明目的的技术方案是一种制备镁合金半固态坯的正挤压及变径弯曲挤压模具，包括上模板、凸模、凹模、凹模套、垫块、下模板和压板；凹模套坐落并固定在下模板上，且凹模套的下表面与下模板的上表面相接触；凹模套中部空间的下部放置垫块；凹模设有位于上端的进料口；凹模设置在垫块的上方，且位于凹模套中部空间中；凸模呈阶梯型，其上端与上模板固定连接，使用时凸模的下端对准凹模的进料口；压板的中央设有一通孔，压板固定在凹模套和凹模的上表面上，且其中央的通孔与凹模的进料口相对齐；凹模的型腔包括正挤压通道和变径弯曲挤压通道；正挤压通道包括第一直道和第二直道，第一直道的进料口也即凹模的进料口；第一直道自凹模顶端向下沿轴向延伸，经过圆锥台状过渡段与第二直道相连，其中第一直道的截面积大于第二直道的截面积；变径弯曲挤压通道是一挤压弯道，其弯道挤压角为90°～150°，变径弯曲挤压通道的截面积从上部的首端至下部的尾端逐渐变小；凹模套内设置等径出口通道，等径出口通道是一直道出口通道，在凹模套内顺着变径弯曲挤压通道的延伸方向向外延伸，其截面积与变径弯曲挤压通道的最小截面积相同。

上述凹模套的左部和右部各开有一个贯通上下的通孔，通孔内放置与通孔高度相同的陶瓷管，电热丝设置在陶瓷管内。