[發明專利]鎂合金薄壁管材的雙向擠壓成型模具及其成型方法

有效

• 申請號: 201911018905.0
• 申請日: 2019-10-24
• 公開（公告）號: CN110576070B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 直妍;梁鵬程;李興林;胡紅軍;洪興;戴慶偉;代俊林;干松林;田野;冉興;張丁非
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: B21C25/02
• 分類號: B21C25/02;B21C23/08;B21C23/00;B21C31/00
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李曉兵;李玉盛

本發明公開了一種鎂合金薄壁管材的雙向擠壓成型模具及其成型方法，所述模具包括凹模、擠壓桿和擠壓針，在凹模內設有相互連通的正向擠壓腔、側向擠壓腔和凹模型腔；所述擠壓桿包括正向擠壓桿和側向擠壓桿，所述正向擠壓桿的上端與液壓機主缸相接，下端與正向擠壓腔相配合，所述側向擠壓桿的一端與液壓機的側缸相接，另一端置于側向擠壓腔內，并與擠壓針間隙配合；擠壓針靠近凹模型腔的一端外形與凹模型腔相對應，并與凹模型腔之間形成管材成型腔；通過正向擠壓桿對坯料正向擠壓后，再通過側向擠壓桿將坯料向管材成型腔方向擠壓。本發明得到的鎂合金薄壁管材的雙向擠壓成型模具及其成型方法能有效提升鎂合金薄壁管材成型后的強度和韌性。

技術領域

本發明涉及一種管材成型工藝，具體涉及一種鎂合金薄壁管材的雙向擠壓成型模具及其成型方法。

背景技術

鎂合金具有密度小，比強度、比剛度高等一系列的特點。鎂合金的強度和鋁合金相差不大，因其密度較小，所以其比強度大大高于鋁合金和鋼，比剛度和鋁合金相差不大。鎂合金在鑄造方面表現出優良的性能，鎂合金制品的尺寸穩定性較好，適用于大批量生產。環保性使得鎂合金倍受研發人員的青睞，被譽為21世紀最具發展潛力的綠色工程材料。

由于鎂是密排六方結構，導致室溫的塑性 變形能力較差。但通過擠壓變形，試樣受到三向應力的作用，能夠發生顯著的動態再結晶，而且極大地弱化織構，從而大幅度提高鎂合金的室溫強韌性。因此，擠壓變形是制備優良的、高強韌性能鎂合金的顯著成形方法。擠壓工藝具有工藝流程 簡單、生產靈活性大、產品尺寸精度高、表面質量好等優點，可以生產高質量的棒材、管材、板材及型材等產品。

大塑性變形（SPD）技術是近些年來制備高性能鎂合金管材最為有效地方法，到目前為止，國內外對SPD技術仍沒有一個嚴格且準確的定義，它泛指通過特定的加工手段或路徑使材料獲得較大累積應變量實現高效強化的一類工藝方法。根據霍爾－佩奇經驗公式可知，在一定晶粒尺寸范圍內由于晶粒細化可促使材料強度增大，但晶粒尺寸細化到一定程度后，就不再是細晶強化這個單一機制在作用了，而是幾種強化機制耦合作用起主導。SPD技術被材料界公認為是制備塊體納米或超 細晶材料最有前途方法之一，已廣泛用于高性能的純金屬、合金、金屬間化合物、復合材料等制備過程中。同時，各種新型 SPD 技術提出后均是在純鋁、銅等材料上先得到驗證，然后逐漸擴展到其它材料的。等通道轉角擠壓、往復擠壓、高壓扭轉等為代表的鎂合金SPD技術逐漸成為本領域的研究熱點方向之一。

當前鎂產業急需發展成批的高性能鎂合金、先進低成本低能耗的原鎂生產 技術、大尺寸超薄和復雜零部件生產的成套技術，尤其缺乏高性能鎂合金薄壁管材的制造方法。傳統鎂合金成型工藝采用正向擠壓成型，這種正向擠壓生產過程，沿管材擠壓方向形成的帶狀組織和強烈的基面織構，造成管材的各向異性從而降低成形管材的力學性能等一系列問題。且傳統正擠壓后形成的基面織構還很容易在薄管的二次加工中造成輕合金鑄造組織中的縮孔、疏松等缺陷，使得管材尤其是薄管的加工精度變差。另外，傳統擠壓后的鎂合金合金制件橫向截面組織為等軸晶粒，擠壓后的縱向截面組織變成細長晶粒，對其力學性能有較大的影響。基于上述原因，申請人欲設計一種能夠對鎂合金坯料進行雙向擠壓，且制作成本低，結構簡單的模具。同時，結合SPD技術對模具成型工藝進行一定改進，使得成型后的鎂合金薄壁管材成型后具有較高的強度和韌性。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是：如何提供一種能夠對鎂合金坯料進行雙向擠壓，且制作成本低，結構簡單的模具，并針對傳統鎂合金薄壁管材成型工藝進行改進，提高鎂合金薄壁管材成型后的強度和韌性的鎂合金薄壁管材的成型方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：