[發明專利]一種均質高強韌化鎂合金杯形構件的旋轉擠壓模具

有效

• 申請號: 201410029411.3
• 申請日: 2014-01-14
• 公開（公告）號: CN103878199A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 張治民;薛勇;王強;張寶紅;李國俊;程眉;趙熹
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B21C25/02
• 分類號: B21C25/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于金屬塑性加工工藝及成形技術領域，具體的說是一種用于鎂合金材料擠壓成形與改性的技術，特別涉及一種鎂合金杯形構件的成形與強韌化的旋轉擠壓模具。

背景技術

隨著航空航天、國防軍工、交通運輸等領域的飛速發展，迫切需要采用高強韌輕質構件來實現輕量化，其中杯形構件為最具代表性的結構形式之一。鎂合金密度小(為鋁的2／3、鈦的1／2)，是最輕的金屬結構材料，具有良好的比強度、比剛度、導熱導電性、電磁屏蔽性、阻尼減震性等優點，廣泛應用于航空航天、交通運輸、國防軍工等領域。鎂合金鑄造產品力學性能低，滿足不了承力構件的要求；塑性成形可大幅提高鎂合金構件的力學性能，已成為國內外研究熱點。鎂合金為密排六方晶體結構、塑性差，成形易開裂，并且傳統反擠壓成形的鎂合金杯形構件，周向和軸向的抗拉強度相差30％左右。添加稀土元素的高強耐熱鎂合金，由于具有良好的高溫性能，在航空航天、國防軍工領域具有更好的應用前景；但由于成分偏析和夾雜嚴重，較常規鎂合金塑性更差，成形更易開裂，傳統反擠壓成形的杯形構件的各向強度差異更加明顯。壓扭變形工藝源于20世紀50年代末前蘇聯學者對平砧鐓粗工藝缺陷的改造——對上平砧的軸向直線運動復合一個繞軸向的旋轉運動，將有害摩擦變成有益剪切作用，解決了鐓粗變形時摩擦帶來的不利影響。目前實際生產應用的高壓扭轉是壓扭變形工藝的一種特殊情況，屬于大塑性變形法，能制備塊狀超細晶材料。其制備工藝為：變形體在平壓頭與凹模之間承受約幾千兆帕的壓力作用，同時平壓頭或凹模旋轉，變形體還受到強烈的剪切力作用，從而獲得很大塑性變形。這種高壓與扭轉的復合加載方式產生的劇烈塑性變形能有效地將材料晶粒細化至微納米量級，獲得無疏松孔洞的材料，避免了殘留孔隙對材料產生的不良影響。目前，國內外成功開發了上／下工作臺旋轉的成形液壓機，但是利用這些液壓機的壓扭成形工藝，通常用于制備尺寸較小的圓形扁薄工件，無法成形一定形狀要求的零件，在工業生產中應用存在一定的局限性。

發明內容

本發明的主要目的是針對鎂合金杯形構件的成形與強韌化，提出一種均質高強韌化鎂合金杯形構件的旋轉擠壓模具，該模具能有效改善鎂合金的成形性、提高成形構件的綜合力學性能、克服傳統擠壓成形的鎂合金杯形構件各向強度差異大的缺點。

為了實現上述目的，采取的技術方案是：

一種均質高強韌化鎂合金杯形構件的旋轉擠壓模具，包括旋轉擠壓杯形構件用沖頭、成形凹模、下墊板、下模板、頂桿；所述的沖頭與帶上旋轉工作臺的液壓機的上旋轉工作臺連接，沖頭為“工”字形回轉件，沖頭與擠壓坯料接觸的那一端頭部為圓錐體，圓錐體表面設有一定寬度與深度的非聯通式溝槽，圓錐體表面中心部位的圓形區域沒有開槽；成形凹模的模腔底部平面開設有“十”字形槽，成形凹模的模腔底部平面中間開設貫通孔，所述的成形凹模、下墊板從上到下固定在下模板上形成整體，成形凹模與下墊板、下模板連接，下墊板和下模板的中部設有與模腔的底部的貫通孔相通的頂桿通孔，所述的頂桿為“T”形，大直徑的“T”形頭部置于貫通孔中，小直徑桿身置于頂桿通孔中；所述的沖頭、頂桿通孔、貫通孔、模腔位于同一中心軸線；所述的頂桿以來回伸縮的方式從貫通孔中進入模腔或從模腔退入到貫通孔中。

所述的非聯通式溝槽為“一”字形、“十”字形、或“丫”字形。

所述的沖頭的端面的錐角a取值范圍為1°～3°，沖頭的非聯通式溝槽的錐角β取30°～40°。

所述的沖頭的端面中心圓角R≥100mm。