[發明專利]鎂合金直齒錐齒輪熱鍛方法

無效

• 申請號: 200910045069.5
• 申請日: 2009-01-08
• 公開（公告）號: CN101480691A
• 公開（公告）日: 2009-07-15
• 發明（設計）人: 劉娟;崔振山
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B21J5/02
• 分類號: B21J5/02;B21K1/30
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種鍛造技術領域的熱鍛方法，特別涉及一種鎂合金直齒錐齒輪熱鍛方法。

背景技術

鎂合金是目前可應用的最輕的金屬結構材料，具有低的密度，高的比強度和比剛度，優良的阻尼減震性、導熱性、電磁屏蔽性和機加工性，并且零件尺寸穩定、易回收，在航空航天、汽車、電子、計算機、通訊和家電等行業具有廣闊的應用前景。但作為工業輕金屬材料，鎂合金以前被應用在飛機制造業等比較狹窄的領域中，相對于鋁合金與塑料，鎂合金的使用量相當少。全球溫室效應導致了汽車朝著輕量化方向發展，鎂合金作為鋼和鋁合金的替代材料的位置，使鎂合金零件的需求劇烈增加。但當前的鎂合金產品以鑄件，特別是壓鑄件居多，塑性加工產品極少。這主要是由于鎂合金具有密排六方的晶體結構，在室溫下塑性變形性能差，高溫下又易發生晶粒粗大和表面氧化。由于鑄件的力學性能較差、易產生缺陷，而與之相比，變形鎂合金組織細小均勻、綜合機械性能好。目前，在鎂合金塑性成形技術的研究中，由于鎂合金對溫度和應變速率敏感，金屬流動性差，鍛造的難度較大，尤其是對于鎂合金復雜形狀零件鍛造成形未見報道。

經對現有技術的文獻檢索發現，小阪田等在《International?Journal?ofMachine?Tools?&?Manufacture》(國際機床與制造雜志)(2002年第42期607-614頁)上發表的“Forming?limit?of?magnesium?alloy?at?elevated?temperaturesfor?precision?forging”(鎂合金高溫精鍛成形極限)，該文中通過直徑為24mm，高度為36mm的鎂合金ZK60的鐓粗成形實驗，得到了如下結論：200℃以下會發生斷裂，400℃以上發生氧化，最合適的精鍛溫度為300℃。其研究僅是對于簡單的圓柱坯料進行熱壓縮實驗，并未涉及復雜形狀零件的模鍛可加工性研究。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出一種鎂合金直齒錐齒輪熱鍛方法，使鎂合金復雜形狀零件具有良好的填充性，優良的形狀和精度品質、良好的剛性及韌性，重量輕且強度大。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括以下步驟：

步驟一、下料：該坯料為具有預定體積的鎂合金擠壓毛坯；

步驟二、加熱預鍛模具：對預鍛模具的上、下模膛進行加熱，使模具溫度維持在200～275℃；

步驟三、加熱坯料：使該坯料加熱到300～350℃；

步驟四、預鍛成形：將坯料置入預鍛模具內，進行預鍛成形，得到無齒形的預鍛件；

步驟五、加熱終鍛模具：對終鍛模具的上、下模膛進行加熱，使模具溫度維持在200～265℃；

步驟六、加熱預鍛件：將預鍛件加熱到290～340℃；

步驟七、終鍛成形：將坯料置入終鍛模具內，進行終鍛成形，得到終鍛件。

所述模具上均設有電加熱裝置和溫控裝置，用于進行加熱以及溫度控制。

所述預鍛成形和終鍛成形的速度為0.5～2mm/s。

現有技術中由于鎂合金對溫度和應變速率敏感，金屬流動性差，鍛造的難度較大，尤其是對于鎂合金復雜形狀零件鍛造成形。本發明為了解決這些問題，采用上述技術方案，針對坯料與模具進行加熱，使坯料在等溫模具中鍛造出制品，使鎂合金復雜形狀零件直齒鍛齒輪具有良好的填充性，優良的形狀和精度、良好的剛性及韌性，重量輕且強度大。本發明操作簡單，便于實施和應用。

具體實施方式

下面對本發明的實施例作詳細說明：本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例1

本實施例選用的鎂合金是AZ31B，熱鍛工藝的步驟包含有：

一、下料：該坯料為鎂合金擠壓毛坯，生產者可根據成形制品形狀和鍛件圖體積相等的原則，用三維造型軟件加以精確計算，即可該坯料的尺寸。

二、加熱預鍛模：模具預熱溫度為275℃。使用兩個功率為800W的電阻加熱圈對上下預鍛模膛加熱，由于熱傳導和熱輻射的影響，模具加熱所需的時間較長，約為3～3.5小時。

三、加熱坯料：直接將坯料放入加熱爐，先預熱到120℃，再放入水劑石墨潤滑劑中浸泡，取出晾干。然后將爐溫設置到350℃，放入潤滑后的坯料，加熱到設定溫度并保溫15分鐘，消除坯料中的溫度梯度。

四、預鍛成形：以2mm/s的恒定速度進行預鍛加工，得到無齒形的預鍛件。