[發(fā)明專利]一種鎂合金無(wú)縫管材的制備方法及其擠壓模具

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210556034.X
• 申請(qǐng)日: 2012-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN103111482A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭秋明;蔡康樂;劉麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號(hào): B21C23/20
• 分類號(hào): B21C23/20;B21C25/02
• 代理公司: 石家莊一誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 13116
• 代理人: 崔鳳英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料加工領(lǐng)域，特別涉及一種鎂合金無(wú)縫管材的制備方法。

背景技術(shù)

鎂合金具有優(yōu)越的可加工性、重量輕、剛性好、減振效果好等許多不可替代的特性和優(yōu)勢(shì)，在國(guó)際上受到了高度重視，被視為21世紀(jì)的綠色金屬材料。鎂合金管件廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、導(dǎo)彈和宇宙飛船、汽車以及電子電器等工業(yè)領(lǐng)域.?采用擠壓技術(shù)加工管材具有許多突出的特點(diǎn):?降低原材料的消耗;?與切削加工相比生產(chǎn)率可大幅度提高;?零件的機(jī)械性能好;?在擠壓變形后,?金屬材料的晶粒組織更加致密.?因此研究鎂合金管材擠壓技術(shù)具有十分重要的意義。

目前，制備鎂合金管材的方法主要有正向分流擠壓和反向擠壓，對(duì)于正向擠壓主要是通過分流壓頭擠壓實(shí)現(xiàn)，即在高溫下先分成幾股合金，然后在大壓力下擠壓成管材。正擠壓的主要缺點(diǎn)是壓力高，溫度高，再結(jié)晶組織明顯，同時(shí)由于不同股合金之間是通過機(jī)械擠壓連接，不能形成完全致密無(wú)縫的管材，一方面降低了管材的力學(xué)性能，另一方面也降低了合金的耐蝕性。?

對(duì)于反向擠壓就是通過模具套筒，直接用擠壓的方法擠壓成管材。這種方法相對(duì)于正向擠壓而言，所需要的壓力較低，應(yīng)變也更加均勻，最主要的是合金是無(wú)縫結(jié)構(gòu)，力學(xué)性能和腐蝕性能均明顯提高，因此，反向擠壓無(wú)縫管材成為了目前特殊管材的主要制備方法。?但是，這種方法也存在不足，第一，擠壓筒，模型塊和模具都預(yù)熱到與鎂合金工件相同的溫度，以防止擠壓過程對(duì)鎂合金坯件產(chǎn)生冷卻作用，影響合金性能。第二，合金是在高溫下變形的，合金的再結(jié)晶組織明顯。?

發(fā)明內(nèi)容

?本發(fā)明的目的在于提供一種操作簡(jiǎn)單、無(wú)需加熱、不影響鎂合金性能的鎂合金無(wú)縫管材的制備方法及其擠壓模具。本發(fā)明主要是在室溫條件下，利用壓頭高速旋轉(zhuǎn)與擠壓棒材摩擦產(chǎn)生熱能，在其接觸面上達(dá)到軟化，然后利用反向擠壓方法擠壓制備出無(wú)縫鎂合金管材。

????本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

????本發(fā)明的鎂合金無(wú)縫管材的制備方法：

將鑄態(tài)Mg-Zn系鎂合金毛坯經(jīng)過480℃,10h固溶處理后，通過機(jī)加工成圓柱形的擠壓坯料。將該加工好的擠壓坯料放入擠壓模具的型腔中，讓傳動(dòng)桿帶動(dòng)帶有錐角的壓頭以3000-10000轉(zhuǎn)／分鐘的轉(zhuǎn)速與坯料摩擦，同時(shí)以200-700MPa的壓力推動(dòng)壓頭進(jìn)行反向擠壓，壓頭的擠壓速度為2-50m/min。根據(jù)溫度表上顯示的溫度來(lái)得到當(dāng)時(shí)的擠壓溫度，當(dāng)溫度達(dá)到80℃時(shí)調(diào)節(jié)壓頭的轉(zhuǎn)速為5000-8000轉(zhuǎn)／分鐘。

所述的擠壓模具包括模具型腔、傳動(dòng)桿、壓頭和6個(gè)肋，其中，模具型腔和壓頭都是采用模具鋼制造，模具型腔內(nèi)側(cè)壁的拔模斜度約為0.002?mm/mm，可以防止擠壓件黏附在型腔內(nèi)，壓頭為錐形，錐角為120-175°，有利于保護(hù)壓頭以及便于無(wú)縫管件的流出，傳動(dòng)桿與壓頭固連，在壓頭和傳動(dòng)桿連接處設(shè)有6個(gè)與傳動(dòng)桿呈45°的肋，用來(lái)防止壓頭的桿在扭轉(zhuǎn)的過程中被折斷，在模具型腔壁內(nèi)設(shè)有溫度靈敏器，在模具型腔的外壁上設(shè)有溫度表。

??本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、加工坯料無(wú)需加熱，可以節(jié)約能源；

2、擠壓壓力低，制備的無(wú)縫管材應(yīng)力少，組織均勻，力學(xué)性能和耐腐蝕性能高。?

3、模具無(wú)需加熱，可以大大延長(zhǎng)合金擠壓模具的使用壽命。

4、操作簡(jiǎn)單，成品率高。??

附圖說(shuō)明

圖1?是本發(fā)明的擠壓模具示意簡(jiǎn)圖。

圖2?是本發(fā)明實(shí)施例1制備的內(nèi)直徑27?mm、外直徑33?mm的Mg-3Zn基合金無(wú)縫管材圖。

圖3?是本發(fā)明實(shí)施例2制備的內(nèi)直徑14?mm，外直徑18?mm的Mg-6Zn基合金無(wú)縫管材圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

在圖1所示的擠壓模具示意圖中，模具型腔和壓頭都是采用模具鋼制造，模具型腔壁1內(nèi)側(cè)的拔模斜度約為0.002?mm/mm，壓頭3為錐形，錐角β成120°，傳動(dòng)桿4與壓頭固連，在壓頭和傳動(dòng)桿連接處設(shè)有2個(gè)與傳動(dòng)桿呈45°角(α)的肋3，在模具壁內(nèi)設(shè)有溫度靈敏器5，在模具的外壁上設(shè)有溫度表6。

將鑄態(tài)Mg-3Zn基鎂合金毛坯經(jīng)過480℃，10h固溶處理后，用車床加工成圓柱形的擠壓坯料，把加工好的擠壓坯料放入上述模具型腔中，然后讓傳動(dòng)桿帶動(dòng)壓頭以3000轉(zhuǎn)/分鐘旋轉(zhuǎn)速度（ω）與坯料摩擦，同時(shí)加以700MPa的壓力推動(dòng)壓頭進(jìn)行反向擠壓，根據(jù)溫度表上顯示的溫度，當(dāng)溫度為80℃時(shí)，將壓頭的轉(zhuǎn)速調(diào)整為5000轉(zhuǎn)/分鐘，然后以2m/min的擠壓速度(V)進(jìn)行擠壓，最后得到內(nèi)直徑27?mm、外直徑33?mm的Mg-3Zn系合金無(wú)縫管，如圖2所示。