[发明专利]一种镁合金薄壁管材的生产方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于有色金属塑性加工技术领域，涉及一种金属材料的连续挤镦方法，具体涉及镁合金薄壁管材的生产方法。

背景技术

镁及镁合金具有密度小、比强度高、易回收等优点，有“21世纪绿色环保工程材料”的美称。近几年，随着科学技术的进步，镁合金在航空航天、高速轨道交通、电子通讯及人体医学等领域得到了一定程度的应用，是当今社会发展潜力较大的轻有色金属材料。但实际中镁合金的应用领域远不如钢铁材料及铝合金材料广泛，其中主要原因是由于镁合金材料的强度偏低、塑性成型性能较差、抗腐蚀性能不佳等，因此，开发高性能的镁合金材料倍受研究者的青睐和关注，特别是生产高耐热性的航空材料、细丝材料及薄壁管材料等更需要高强度、优良塑性的镁合金材料。

文献研究表明：使用往复挤压法、等通道转角挤压可以改善镁合金材料的组织性能，但这些加工方法操作繁琐，需要翻转或转动装置，难以实现连续生产，效率低，成本较高，甚至在生产过程中存在一定的危险性；中南大学的刘楚明、郑梁等著的《高强变形镁合金研究现状及发展趋势》(《宇航材料工艺》2012年42卷第1期P8-12)文章中，记载了新型高强韧镁合金加工技术，并且作者申请了国家发明专利，专利《一种大直径高强耐热镁合金薄壁管材的挤压变形工艺》(公开号CN102400071A，公开日2012年4月4日)。但是该技术生产的镁合金薄壁管材较厚，变形温度高，合金材料处于半固态，挤压模具长期处于高温状态，寿命较短，很难挤压出镁合金薄壁管材。为了更好的改进镁合金的塑性加工技术，实现生产连续化，有必要研发一种工艺简单、可操作性强的镁合金成形技术，生产出镁合金薄壁管材，以适应当前高端产品的市场需求。

发明内容

本发明目的是提供一种镁合金薄壁管材的生产方法及装置，它针对现有加工技术的不足，能够实现连续多道次挤镦成形，制备出晶粒细小、组织均匀、塑性优良的镁合金材料，这种材料可以用来生产薄壁管材，而且成本较低，效率较高。

一种镁合金连续挤镦变形装置，包括中空结构的上挤压筒和下挤压筒，二者之间设置有凹模，所述上挤压筒、下挤压筒和凹模整体围成一个上下贯通的同心变形型腔，其中上挤压筒的内径略大于下挤压筒，所述上挤压筒的型腔内设置有挤压杆，该挤压杆的下端安装有贴合上挤压筒型腔内壁的挤压头，所述上挤压筒和下挤压筒的外壁上分别围有电阻加热圈，所述挤镦凹模中间设有中心孔，该中心孔内插有测温热电偶。

一种镁合金的管材挤压装置，包含中空结构的上挤压筒和下挤压筒，二者之间设有管材挤压模具，所述上挤压筒的型腔内设置有挤压杆，该挤压杆的下端安装有贴合上挤压筒型腔内壁的管材挤压模具，所述上挤压筒外壁缠绕有电阻加热圈，所述管材挤压模具中间设有中心孔，该中心孔内插有测温热电偶。

一种镁合金连续挤镦变形以及管材的加工工艺：

A1、把凹模压进上挤压筒和下挤压筒之间的圆槽内进行合模，并利用固定螺栓进行固定；

A2、将坯料装入上挤压筒内，并在下挤压筒内装入预压紧坯料，接着通过电阻加热圈给上挤压筒和下挤压筒加热，并把测温热电偶插进凹模中间的中心孔内，当达到预定温度时保温二十分钟；

A3、将下挤压筒里的坯料预压紧，使坯料充满凹模型腔，然后通过挤压杆把轴向压力传递给挤压头，使被挤镦坯料通过凹模进入下挤压筒，完成初次挤镦；

A4、经过初次挤镦后，向上移动挤压杆，再次装入加热到预定温度的坯料，开动挤压机再次进行挤镦，完成一道次的挤镦后，把挤镦坯料锯下，加热到预定温度后放进上挤压筒，进行第二次挤镦变形，周而复始，直至达到设计的挤镦道次，完成整个连续挤镦过程，即可得到挤镦坯料；

A5、将挤镦坯料装入上挤压筒内，然后给上挤压筒外围的加热圈通电加热，当温度回升到300℃～360℃时保温，开动挤压装置通过挤压杆把挤镦坯料压到管材模具上，当挤镦坯料通过管材挤压模具的模孔后即可得到镁合金薄壁管材。

所述挤压杆向下运行的速度范围为10mm/min～15mm/min。

所述的挤压头采用高速钢W6Mo5Cr4V2制作而成。

所述的挤压杆、凹模和管材模具采用热作模具钢4Cr5MoVlSi制作而成。