[發(fā)明專利]一種鎂合金加工設(shè)備

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200610169650.4
• 申請(qǐng)日: 2006-12-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101209489A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒宏輝;李德富;馬志新;沈健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號(hào): B22D17/08
• 分類號(hào): B22D17/08;B22D17/20;B22D27/02;B22D21/04
• 代理公司: 北京北新智誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 耿小強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型高強(qiáng)、高韌鎂合金的加工設(shè)備。該發(fā)明屬于材料加工領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鎂合金為目前最輕的結(jié)構(gòu)金屬，密度約為鋁的3/5，鋼的1/4。鎂合金還具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性以及電磁屏蔽性等諸多優(yōu)點(diǎn)。鎂合金零部件已經(jīng)在汽車工業(yè)與電子通訊產(chǎn)品上得到一定范圍內(nèi)的應(yīng)用，但是，鎂合金零部件由于強(qiáng)度較低，限制了其在工業(yè)上進(jìn)一步應(yīng)用，尤其是汽車工業(yè)上的應(yīng)用。

目前主要采用變形與添加大量稀土元素來(lái)提高鎂合金的力學(xué)性能，這兩種方法由于成本高、成品率低等原因而無(wú)法適應(yīng)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。

工業(yè)上絕大多數(shù)鎂合金零部件采用壓鑄技術(shù)生產(chǎn)。由于壓鑄過(guò)程中，熔體注射速度較高，氣體易卷進(jìn)熔體，并在高溫、高壓條件下進(jìn)入熔體，因而壓鑄件不適宜焊接和熱處理。同時(shí)，壓鑄鎂合金零部件的力學(xué)性能普遍力學(xué)性能不夠高，AZ91D合金經(jīng)壓鑄后抗拉強(qiáng)度只能達(dá)到230MPa左右，無(wú)法滿足一些力學(xué)性能要求較高的場(chǎng)合，如汽車輪轂的生產(chǎn)。雖然塑性加工可明顯改善鎂合金的力學(xué)性能，但目前能夠進(jìn)行塑性加工的鎂合金牌號(hào)較少，目前較常見(jiàn)的形變鎂合金僅有AZ31、ZK60等。由于鎂合金為密排六方結(jié)構(gòu)，擠壓變形產(chǎn)品的力學(xué)性能在平行和垂直于擠壓方向表現(xiàn)出較嚴(yán)重的各向異性；擠壓件另一力學(xué)不對(duì)稱現(xiàn)象就是抗壓屈服強(qiáng)度要比抗拉屈服強(qiáng)度明顯減小。同時(shí)，鎂合金的塑性加工效率低，成品率也較低，無(wú)形之中增加了鎂合金零部件的成本。近幾年發(fā)明的觸變成形技術(shù)所生產(chǎn)的鑄件具有組織細(xì)小、均勻的特征，同時(shí)也避免了氣孔、縮松和熱裂現(xiàn)象，但由于鎂粒的氧化問(wèn)題而影響了該工藝在生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用。

因此，提供一種可顯著改善鑄件內(nèi)部組織，提高鑄件力學(xué)性能，以滿足汽車鎂合金輪轂、方向盤(pán)、剎車活塞助力器等零部件生產(chǎn)需要的鎂合金的加工設(shè)備就成為該技術(shù)領(lǐng)域急需解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)、高韌鎂合金加工設(shè)備。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種鎂合金加工設(shè)備，其特征在于：所述加工設(shè)備包括恒溫爐、熔體傳送系統(tǒng)、模具、支撐平臺(tái)及電磁攪拌裝置；所述支撐平臺(tái)位于所述恒爐之上，所述電磁攪拌裝置位于所述支撐平臺(tái)之上，所述恒溫爐通過(guò)所述熔體傳送系統(tǒng)與所述模具相連接；所述模具上設(shè)有增壓桿。

一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于：所述恒溫爐從外到里包括保溫層、電阻絲、石墨坩堝、熱電偶以及混合氣氛輸送管，并且所述恒溫爐與所述支撐平臺(tái)以螺栓連接，以構(gòu)成封閉體系，便于恒溫爐內(nèi)產(chǎn)生0.2-0.3atm的壓力。

一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于：所述熔體傳送系統(tǒng)包括導(dǎo)管、電磁攪拌導(dǎo)管和升降式閥門(mén)，其中所述導(dǎo)管穿過(guò)支撐平臺(tái)(間隙配合)，連接恒溫爐和電磁攪拌導(dǎo)管，升降式閥門(mén)的運(yùn)動(dòng)由導(dǎo)管升降來(lái)控制。

一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于：所述模具包括上模、側(cè)模和下模，各部分由螺栓連接，各部分之間間隙可調(diào)整，以保證氣體的溢出；下模在模具進(jìn)料口與電磁攪拌導(dǎo)管連接。

一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于：所述模具下部?jī)啥嗽O(shè)有支撐裝置。

所述增壓桿和油壓機(jī)(未標(biāo)出)相連接，增壓桿可在模具冒口中上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，接觸面光滑且為間隙配合。

其中所述恒溫爐可較精確地將熔體控制在580-600℃之間，熔體上下溫差可控制在7℃范圍內(nèi)，并有SF₆和CO₂混合氣氛保護(hù)；熔體傳送系統(tǒng)可提供0.2-0.3atm的壓力將熔體平穩(wěn)輸送至模具型腔內(nèi)；電磁攪拌裝置可在熔體傳送過(guò)程中進(jìn)行電磁攪拌，以破粹在導(dǎo)管壁附近形成的晶枝，同時(shí)可起到均勻成分并使?jié){料流速更加平穩(wěn)的作用；增壓桿用于傳遞油壓機(jī)所產(chǎn)生的壓力；模具用于高溫高壓漿料的成形與冷卻。

本發(fā)明的鎂合金加工設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是：鎂合金熔體經(jīng)凈化處理后，傳送到恒溫爐中，對(duì)AZ91D合金熔體溫度保持在580℃-620℃范圍內(nèi)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的保溫，以形成一定比例的α晶核，然后經(jīng)電磁攪拌后充型，充型完畢后施以高壓，根據(jù)Clausius-Clapeyron公式，熔體的平衡凝固溫度隨外界壓力增大而上升(V₁＞V_s)，因而在高壓下就很容易得到較大的過(guò)冷度。經(jīng)理論計(jì)算表明：在100-150MPa的壓力下，AZ91D合金的液相線溫度可以提升10℃左右，導(dǎo)致較大的形核驅(qū)動(dòng)力，促使剩余液相的第二次形核。因此，在半固態(tài)與高壓凝固條件下，鎂合金鑄件的顯微組織可得到明顯細(xì)化，同時(shí)消除了氣孔、熱裂、成分偏析等鑄造缺陷。

本發(fā)明所涉及的新型鎂合金加工裝置主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：