[发明专利]一种针对有色金属连续多次挤压的挤管成形装置

说明书

本发明涉及一种针对有色金属连续多次挤压的挤管成形装置，包括冲头、上凹模、下凹模和型芯；上凹模具有第一中空凹腔，第一中空凹腔包括冲头配合圆弧段和根据有色金属坯料不同挤压比而设置的至少两段并同轴的坯料挤压圆弧段；下凹模上开设有第二中空凹腔，第二中空凹腔包括坯料成形圆弧段、锥形过渡圆弧段和等直径通孔圆弧段；型芯置于第二中空凹腔的内部予以成形管件的中空部。本发明通过一道次的单向连续挤压，将坯料的一次大变形分解成两次或更多次的小变形以提高管件晶粒的均匀细化效果，且在成形过程中，采用旋转型芯，将减小挤压过程的挤压力，并进一步改善管件晶粒细匀性的同时保证了产品的质量。

技术领域

本发明属于挤压成形的领域，具体涉及一种挤管成形装置，尤其适用于针对有色金属如镁合金棒料进行连续多次挤压的挤管成形装置。

背景技术

有色金属如镁合金具有导电性、导热性、电磁屏蔽性，同时性能良好，比强度和比刚度高，减震性好，切削加工和尺寸稳定性佳，易回收，有利于环保等优点。随着汽车、航空、电子及运输等工业轻量化的发展要求，镁合金的应用范围越来越广。镁合金分为铸造镁合金和变形镁合金，目前应用较广的铸造镁合金，其铸态组织晶粒粗大，力学性能较低。

由于镁是密排六方结构的金属，在室温和低温下滑移系少，理论上只有3个滑移系，变形时实际上只有1个滑移系在运动，塑性比较低，容易脆断，冷加工性能不好。为了提高其力学性能，细化组织是比较好的途径。通过热加工处理来细化镁合金晶粒不仅能提高其塑性，亦可提高其强度。晶粒细化一直是材料科学界研究的热点问题，根据著名的Hell-Petch公式，多晶体屈服强度随晶粒尺寸的减小大大增加，而延伸率也明显提高，是理想的材料强化方式。挤压变形就是其中一种比较理想的细化组织，提高其力学性能的变形方式。挤压法生产的零件其力学性能较铸造法生产的要高很多，而且表面光洁度高，可用于汽车承载件如坐架、底盘框和汽车窗框等。我国变形镁合金材料的研制与开发仍处于起步阶段，缺少高性能镁合金板、棒和型材。因此，研究和开发性能优良、规格多样的变形镁合金材料显得十分重要。

目前在实验研究领域采用的镁合金的单向挤压变形方式通常为单一的等通道角挤压和单一的变通道角挤压，都是利用大剪切变形细化晶粒的塑性变形加工方法，即将被挤压的镁合金坯料，通过挤压模上弯曲成90度角的单向等径挤压通道进行挤压，使镁合金坯料在一个挤压杆的压力下，由模具挤压通道的一端挤向另一端，通过单向的一道次等通道转角挤压出模，或通过单向的一道次变通道角挤压出模，使镁合金坯料在经过单向等径角挤压通道的90度转角时，受到剪切变形，将镁合金晶粒细化，提高被挤压的镁合金材料的力学性能。

由于等通道角挤压的挤压方式仅仅是一个单向等径通道的挤压方式，需经过多道次挤压才能够将镁合金晶粒细化到较小尺寸。因此，具有以下几点不足：第一，坯料需要通过预挤压变形进行初步细化晶粒，因此工序多，设备、能源耗费大，成本高；第二，采用多道次的挤压加工，同样工序多，生产效率低，生产成本高；每道次的挤压时间相对较长，生产效率低，若提高单向挤压速度，会使产品质量下降。因此，在工业化生产需要提高生产效率的情况下，等通道角挤压技术显然存在不足，工业化生产推广应用相当困难。

由于变通道角挤压其特点是在等通道角挤压的基础上加上了一定的挤压比，提高了镁合金的晶粒细化效果；但是镁合金坯料在通过变通道角挤压时，会出现带状组织，晶粒的均匀性变差，使镁合金的力学性能降低，镁合金就很容易产生裂纹。

目前的等通道角挤压和变通道角挤压都必须要经过多道次的分次挤压才能完成，而从大直径逐渐分道次挤压到小直径，每改一次直径就必须拆模、换模，其程序多且复杂，在实际生产中既浪费时间又浪费资源；另外因为挤压比太大往往会导致裂纹的产生；影响产品质量。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于，提供一种针对有色金属连续多次挤压的挤管成形装置，旨在克服现有镁合金挤压变形中需多道次分次挤压才能将镁合金晶粒细化到较小尺寸的缺陷以及解决镁合金挤压变形中挤压速度慢、挤压比分配不合理导致生产效率低、产品质量下降等问题。