[发明专利]一种无各向异性的镁合金棒材的挤压成形方法

说明书

本发明公开一种无各向异性的镁合金棒材的挤压成形方法，该方法涉及一种无各向异性的镁合金棒材的挤压成形模具，该模具包括镶块、与压力机连接的凸模、与转动机构连接的凹模以及顶出机构，凹模内设型腔，型腔设有入料口，且型腔内还设有挤压工作带，镶块安装在挤压工作带处，本发明在传统挤压的基础上施加扭矩，可通过改变旋转的速度，增加旋转的周数，改善在旋转成形下产生的梯度组织，实现组织的均匀变形，通过改变变形体内部应力应变状态，产生较大剪切应变量，形成具有大角晶界的细晶结构，降低构件的各向异性，本发明的镶块结构形式可在磨损后及时更换，避免凹模报废导致的成本提高，从而提高模具寿命，在锻压行业推广经济效益显著。

技术领域

本发明属于金属塑性加工工艺及成形技术领域，特别涉及一种无各向异性的镁合金棒材的挤压成形方法。

背景技术

挤压因其高效、优质、低消耗的优点，在金属材料的塑性成形领域得到广泛应用。传统的挤压加工方式指：对放在模具型腔内的金属棒料施加外力，迫使金属从模孔中挤出，获得所需断面形状、尺寸并具有一定力学性能的制件。正挤压变形时棒料大致分为：变形区、不变形区和死区。在变形区内，金属流动不均匀，中心层流动快，外层流动慢；当进入稳定变形阶段以后，不均匀变形的程度是相同的。在凹模出口转角处会产生程度不同的金属“死区”。由于正挤压过程中各变形区的应力、应变状态不同，不同区域的变形量不同，变形极不均匀，在挤压过程中易形成强烈的基面织构，使其表现出强烈的各向异性。挤压时金属处于三向压应力状态，虽然会使得金属的塑性得到提高，但由于附加应力的存在，导致在挤压低塑性材料时往往会产生裂纹，从而导致产品报废，制约了挤压工艺应用的广泛性。

发明内容

本发明的目的是提出的一种无各向异性的镁合金棒材的挤压成形方法，显著降低轴向挤压力，消除挤压变形织构，减少各向异性，使成形件变形更加均匀，大大提高了成形工件的力学性能，提高了材料利用率。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种无各向异性的镁合金棒材的挤压成形方法，该方法涉及一种无各向异性的镁合金棒材的挤压成形模具，该模具包括镶块、与压力机连接的凸模、与转动机构连接的凹模以及顶出机构，凹模内设型腔，所述型腔设有入料口，且型腔内还设有挤压工作带，镶块安装在挤压工作带处，该方法包括以下步骤：

S1成形前准备：将棒材加热到成形温度并倒圆角；将预热保温后的凸模安装在压力机上，凹模安装在转动机构上，镶块从型腔置入并安装在挤压工作带处；在即将与棒材接触的凸模、凹模、镶块的表面均匀的涂抹油基石墨润滑剂，随后将预热好的棒材从凹模的入料口置入型腔内；

S2开始成形：首先压力机带动凸模轴向进给，将棒材沿轴向推至挤压工作带处与镶块开始接触，然后由转动机构旋转带动凹模旋转，进而凹模带动镶块旋转，从而实现棒材的扭转；最后，凸模继续带动棒材进给，在镶块与凸模的共同作用下达到同时扭转、同时挤压，直到棒材成形为成形件；

S3出料：停止压力机轴向运动后驱动压力机反轴向运动，带动凸模退出凹模并与成形件脱离，最后，由顶出机构顶出成形件，完成出料。

优选地，所述凸模的末端为冲头，冲头从入料口置入并挤压棒材，冲头的底面开设一限位槽，棒材与冲头的底面接触的端面随挤压形变产生配合限位槽形状的限位块，当在S2步骤时，通过限位块嵌入限位槽使凸模限制棒料随凹模旋转而旋转。

本发明与传统正挤压方法相比的优势在于：

(1)对凹模增加扭矩后，正挤压过程中各变形区的应力状态发生改变，特别是改变难变形区与变形区的应力应变状态，增加变形的均匀性；

(2)经过挤压工作带的棒材金属除了沿加载的轴向流动外，增加沿周向产生的扭转变形，且扭转变形量可随旋转的速度及旋转周数增加而改变，从而实现在挤压比较小时获得高力学性能的棒材；

(3)在相同结构条件下，可减小成形载荷及设备吨位，从而实现“小设备干大活”的目的；