[发明专利]用于弱基面织构镁合金薄板带材的连续挤压加工装置及挤压加工方法

权利要求书

1.一种用于弱基面织构镁合金薄板带材的连续挤压加工装置，其特征在于：包括挤压系统和电控箱（1），电控箱（1）通过导线（2）与挤压系统相连并用于控制挤压系统的各种动作；所述的挤压系统包括底座（3）、顶座（4）以及固定于底座（3）和顶座（4）之间的立柱（5）；顶座（4）的中心处安装有压力电机（6），压力电机（6）底部连接有挤压伸缩压头（7），挤压伸缩压头（7）的底端端部连接有压块（8），压块（8）的底部连接有圆柱体状的凸模模具（9），立柱（5）上安装有控制挤压伸缩压头（7）动作的升降手柄（10）；底座（3）的中心处固定有工作台（11），工作台（11）上安装有凹模固定框架（12），凹模固定框架（12）的内壁上设有加热套（13），凹模固定框架（12）内放置有置于工作平台（11）上的凹模垫块（14），凹模垫块（14）、工作台（11）和底座（3）在其中心处开设有贯穿三者的通孔（15）；凹模固定框架（12）内安置有凹模模具（16），凹模模具（16）的底部与凹模垫块（14）固定，凹模模具（16）上正对凸模模具（9）的位置设有贯穿其上下的模腔（17），模腔（17）内从其中上部至底部腔口的相对两侧都分别设有多级逐渐向模腔轴线靠近的倾斜台阶（18），且两侧的多级倾斜台阶（18）不对称分布，两侧倾斜台阶（18）的高度差为2-8mm，倾斜台阶（18）的倾斜角度为120°-150°，倾斜台阶（18）做倒圆角设计且圆角直径为1-5mm；所述的电控箱（1）上设有电源开关（19）、加热套控制器（20）、压力电机控制器（21）、指示灯（22）和显示屏（23）。

2.根据权利要求1所述的用于弱基面织构镁合金薄板带材的连续挤压加工装置，其特征在于：凸模模具（9）和凹模模具（16）都是由4Cr5MoSiV1材料制备而成的，凸模模具（9）的表面粗糙度以及凹模模具（16）模腔的表面粗糙度都为Ra0.08-0.16μm。

3.一种通过如权利要求1或2所述装置对弱基面织构镁合金薄板带材的连续挤压加工的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）精选材料、化学试剂：镁合金坯料，固体块体；砂纸，固态固体；高温石墨，固态粉末；无水乙醇，液态液体；丙酮，液态液体；

2）预处理镁合金坯料：①用600目砂纸对镁合金坯料进行外表面打磨，去除油污，随后依次用1000、1200、2500目砂纸进行打磨，确保其表面清洁、光滑；②将丙酮和无水乙醇按体积比3:2加入清洗槽内，搅拌混合，制成丙酮+无水乙醇混合液；③将镁合金坯料置于清洗槽内的丙酮+无水乙醇混合液中，随后将清洗槽置于超声波清洗机上进行超声波清洗，清洗时间为30min，之后取出镁合金坯料并用无水乙醇进行清洗，随后用吹风机冷风吹干；

3）预热镁合金坯料：开启真空气氛加热炉，预设温度为300-500℃，达到预定温度时，将镁合金坯料置于真空气氛加热炉中，保温1-4h；

4）挤压镁合金坯料：镁合金坯料的挤压加工是在凸模模具、凹模模具和挤压伸缩压头的作用下完成的，具体为：

①在凸模模具表面、凹模模具表面、凹模模具模腔表面以及凹模固定框架内表面涂抹高温石墨以润滑，将凹模固定架通过螺栓固定在工作台上，再将加热套安装在凹模固定框架内表面上，再将凹模垫块固定于凹模模具底部，最后将凹模模具安置于凹模固定框架内即可，此时凸模模具、凹模模具的模腔、凹模垫块上的通孔、工作台上的通孔以及底座上的通孔都位于同一轴线上，控制凸模模具下行并置于凹模模具模腔的顶部腔口内，以保证凸模模具和凹模模具的模腔紧密垂直接触；开启加热套，加热温度设定为300℃-500℃，达到预定温度后保温1-5h；

②在预热后的镁合金坯料表面涂抹耐高温石墨以润滑，控制凸模模具上行以退出凹模模具的模腔，将镁合金坯料置于凹模模具的模腔内并使其与模腔内的第一级倾斜台阶相接触，再控制凸模模具下行并伸入到凹模模具的模腔内，使凸模模具接触到镁合金坯料为止；再次开启加热套，加热温度设定为300℃-500℃，达到预定温度时保温2-4h；

③控制凸模模具继续下行，对凹模模具模腔内的镁合金坯料进行挤压，经过第一级倾斜台阶后镁合金坯料厚度减薄，产生的塑性变形促使晶粒得到细化，同时由于倾斜台阶形成的剪切平台的作用，诱导晶粒c轴发生偏转，向剪切面倾斜，弱化了基面织构，随后经过模腔两侧第一级倾斜台阶形成的第一个剪切平台挤压通道，形成镁合金板坯；凸模模具继续下行，经过第二级倾斜台阶，镁合金板坯厚度继续减薄，晶粒获得进一步的细化，晶粒c轴继续向着剪切面倾斜，基面织构再次获得弱化；凸模模块继续下行，镁合金板坯经过第三次的剪切变形，促使第三次晶粒细化和基面织构弱化；随后凸模模块继续下行，第四次差速剪切变形发生，晶粒进一步细化，基面织构进一步弱化……，经过多级挤压后形成最终的镁合金挤压板材，从凹模垫块、工作台及底座通孔中挤出；当凸模模具上端完全进入凹模模具模腔时，停机完成挤压，从而获得弱基面织构镁合金板材；

④挤压完毕以后，关闭加热套，退出凸模模具并卸下凸模模具，将弱基面织构镁合金板材从凹模模具底部腔口处锯断，取下弱基面织构镁合金板材，使用砂纸对其表面进行打磨，随后用丙酮+乙醇混合溶液进行清洗，随后使用无水乙醇再进行清洗，最后用吹风机冷风吹干即可。