[發明專利]鎂合金板材溫熱電磁成形方法

無效

• 申請號: 200910062979.4
• 申請日: 2009-07-03
• 公開（公告）號: CN101590501A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 黃尚宇;孟正華;胡建華;李友成;張開;李正
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B21D26/14
• 分類號: B21D26/14;B21D37/16
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 張安國

技術領域

本發明屬于機械工程領域，具體為鎂合金板材溫熱電磁成形方法。主要用于提高鎂合金板材的成形性能，為鎂合金板材塑性加工提供一種新的更為行之有效的方法。

背景技術

近年來，汽車工業特別是中國汽車工業得到了迅猛發展。與此同時，汽車工業發展所帶來的環境和能源問題也日益嚴峻，其中汽車75％的能耗直接與車重有關。因此全球汽車生產商競相開發和利用新材料、新工藝以減輕汽車自重、降低燃油消耗、減少廢氣排放，汽車輕量化已成為現代結構設計的主流趨勢，以高強鋼、鋁合金、鎂合金及多種復合材料為代表的輕質、高強度難成形材料在汽車、航空、航天等先進制造領域的應用日益增加。美國能源部從2001年即將車用輕合金的成形工藝作為重點資助項目加以研究，并將車用輕質合金材料的開發與成形工藝作為2006-2011年“The?FreedomCAR?and?Vehicle?Technologies(FCVT)Program”的一個重要部分。我國《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020年)》中也將輕質高強度金屬材料的研究開發作為一項重要內容。此外，現代電子技術的發展對電子器件用結構材料及部件的性能提出了新的更高的要求，傳統的塑料己難以滿足電子器件輕、薄、小型化以及安全、環保的發展要求，從而使輕合金特別是鋁、鎂合金成為制造電子器件殼體的理想材料。

鎂及其合金是目前最輕的金屬結構材料，其密度比鋁輕1/3，具有比強度和比剛度高、阻尼減震性好、導熱性好、電磁屏蔽效果佳、易回收等特點。從20世紀40年代開始，鎂合金已經開始應用于航空、航天等國防軍工領域，進入20世紀90年代后，鎂合金產品開始用于汽車、交通、電子以及其他民用產品領域。一大批重要電子產品在使用鎂合金后，取得很好的效果。1998年后，日本所有的筆記本電腦廠商均推出鎂合金外殼的機型。我國聯想、華碩等筆記本電腦1999年后也部分采用了鎂合金外殼。近年來數碼相機的機殼也部分采用鎂合金制造，在提高相機剛度的同時，也減輕了相機質量，便于攜帶。

鎂合金為密排六方晶體結構，在常溫下只有基面{0001}三個滑移系可以發生變形，因此冷態下塑性加工能力較差。目前鎂合金產品主要采用壓鑄方法生產。雖然鎂合金的鑄造性能優良，可以鑄造成各種形狀復雜的零件，但也存在產品規格尺寸受限、力學性能差等局限，各種鑄造缺陷如疏松、氣孔、縮孔和夾雜難以避免，壁厚過薄容易造成產品報廢，成品率較低。對于電子器件外殼和3C產品外殼件，有的重量只有幾十克，鑄造澆冒口金屬比例很高，造成材料利用率較低。如能采用塑性加工技術替代現有的壓鑄工藝生產薄壁鎂合金零件，將不僅可以提高產品性能和質量，而且可以顯著提高材料利用率和生產效率。因此，如何挖掘和提高鎂合金板材的成形性能、開發行之有效的成形新工藝備受國內外工業界和學術界的關注，并成為近年來競相研究的熱點之一。

歐洲、日本、美國近年來分別開展了鎂合金薄板成形技術的研究。德國學者Doege等與大眾汽車公司應用熱沖壓成形技術成形了汽車車門等薄板零件，與鋼門相比，采用內鎂外鋁的混合車門可減重50％，與鋁門相比可減重20％；日本學者Ogawa等對鎂合金溫成形的塑性性能和成形極限進行了研究，Yoshihara等采用局部加熱-局部冷卻工藝使鎂合金熱沖壓成形極限拉深比達到5.1；中科院金屬研究所張士宏等對鎂合金板材溫熱條件下的深拉深進行了研究，他們發現，對于鎂合金板材，120-170℃之間，塑性變形能力很好，尤其在170℃左右板材的變形能力很高，筒形件極限拉深比可達到2.6。總體來說，鎂合金板材溫成形技術目前仍處于實驗室基礎研究階段，潤滑及由此所帶來的材料與環境污染、成形速度受限、模具強度、成形工藝條件較苛刻(參數可調整范圍小)等都是該技術步入工業應用所亟待解決的關鍵問題。