專利名稱：鎂合金板材微溫充液拉深方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在材料成型加工工程中采用微溫成型方法及其裝置，尤指該成型方法和裝置是利用充液拉深工藝可大幅提高金屬板材拉深成型極限的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)常溫下塑性較差的鎂合金板在微溫狀態(tài)下進(jìn)行成型。
背景技術(shù)：
鎂合金具有較小的密度、較大的比剛度和比強(qiáng)度、較高的阻尼性能即良好的防震性能、優(yōu)良的電磁屏蔽性、較佳的回收性與降解性等，被譽(yù)為“二十一世紀(jì)的綠色金屬”?，F(xiàn)有的鎂合金零件絕大部分利用鑄造法來成形，但國際鎂合金協(xié)會(huì)(International Magnesium Association，IMA)提出今后鎂合金的發(fā)展方向?yàn)殚_發(fā)新型變形鎂合金以及壓力加工新工藝，因?yàn)樗苄约庸た梢缘玫骄哂懈鼮閮?yōu)良力學(xué)性能的零件。
目前，德國的大眾公司已利用剛性模熱態(tài)成形鎂合金板材加工Polo、Audi等車型的內(nèi)車門板，但成形溫度達(dá)300℃以上，容易導(dǎo)致鎂合金件的過度氧化、晶粒長大，力學(xué)性能變差，所以較多的研究人員針對(duì)不同的鎂合金材料進(jìn)行了較低溫度下的成形工藝研究德國的E.Doege在鎂合金板材拉延成形方面做了較多的工作，他研究了不同溫度、不同拉延速度對(duì)于鎂合金板材拉延率的影響，并成功地拉制出較復(fù)雜的鎂合金件，其中拉延溫度位于250□；日本的S.Yoshihara提出利用帶有局部加熱與局部冷卻裝置的剛性模具來調(diào)整鎂合金的成形區(qū)域，增加了鎂合金板材的拉延極限系數(shù)；臺(tái)灣的F.G.Chen利用PAM-STAMP軟件與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，對(duì)盒形件的成形做了較多的研究，他認(rèn)為，對(duì)于AZ31板材，最佳的成形溫度應(yīng)為200□，高溫可能帶來材料的軟化，導(dǎo)致板材拉延極限降低；中科院金屬研究所的張士宏與上海交通大學(xué)合作，利用塑性較好的板材在低于200□的條件下研究了AZ31鎂合金的拉延性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，AZ31鎂合金板在170□左右的拉延比可達(dá)到2.0，并在此溫度下成功用剛性模彈性壓邊工藝?yán)瞥錾疃冗_(dá)35mm、角部圓角為6mm的盒形件；同時(shí)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的張凱峰也在2003年對(duì)AZ31鎂合金板材的熱拉深性能做了研究，他同樣認(rèn)為AZ31最佳的成形溫度為200□，在這個(gè)溫度下，AZ31板的最大拉延極限可達(dá)2.65，并提出，由于AZ31板的缺口敏感性較大，在成形中易出現(xiàn)拉裂的現(xiàn)象，所以成形過程易在較低速度的液壓機(jī)上成形。
盡管如此，鎂合金板材現(xiàn)有的熱成形工藝方法并沒有被推廣使用，分析其原因因?yàn)檫@種方法可以導(dǎo)致力學(xué)性能變差和在成形過程中對(duì)于操作者也具有一定的危險(xiǎn)性。
因此，怎樣改進(jìn)鎂合金板材加溫成型的工藝，即加溫又保持一定的力學(xué)特性，又無危險(xiǎn)，又注意其斷裂特性，不但改進(jìn)其工藝過程，而且還設(shè)計(jì)出與所述工藝方法相適應(yīng)的工藝裝置乃是當(dāng)務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)背景技術(shù)所述，本發(fā)明的目的在于提供一種新的工藝方法和與其適應(yīng)的工藝裝備，該工藝方法是根據(jù)充液拉深工藝可以大幅提高金屬板材拉深成形極限的特點(diǎn)，利用鎂合金板在微溫條件下，其塑性已有改善的特點(diǎn)，將兩者結(jié)合起來，在低于現(xiàn)有鎂合金剛性模熱成形溫度的條件下，成形具有較高精度和較好力學(xué)性能的鎂合金零件。成形時(shí)所用的溫度范圍經(jīng)由實(shí)驗(yàn)確定，在其它成形工藝參數(shù)都確定的情況下，溫度范圍約為80℃～120℃。
與本發(fā)明相適應(yīng)的裝備是帶有加熱裝置與溫控裝置的充液拉深模具，其特點(diǎn)為在成形的初始階段，成形液壓油被擠入法蘭與凹模的間隙中，使法蘭具有均勻的壓邊；而根據(jù)拉深工藝原理，法蘭部位的間隙在拉深過程中由于法蘭金屬的增厚而逐漸消失，所以在充液拉深成形的后期，法蘭部位的壓邊力由模具的合模力來提供。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種鎂合金板材微溫充液拉深方法，該方法包括下列步驟采用低于現(xiàn)有鎂合金板用剛性模加熱成型的加熱溫度，對(duì)鎂合金板材在微溫的條件下，進(jìn)行充液拉深成型，微溫的溫度范圍對(duì)不同類型的鎂合金板材由實(shí)驗(yàn)確定，在其他成型工藝參數(shù)確定的情況下，微溫度范圍約80℃～120℃。
微溫充液拉深模主要由壓邊圈(1)，成型凹模(2)，底板(3)，凸模(4)和工件(5)組成，其中上模板(11)與壓邊圈(1)通過內(nèi)六角螺栓連接，并設(shè)置有凸模導(dǎo)向孔(14)，在壓邊圈(1)上制有導(dǎo)向邊(12)和沿周均勻裝置有多個(gè)加熱棒(13)，成型凹模(2)通過導(dǎo)向槽(23)和壓邊板(1)的導(dǎo)向邊(12)對(duì)接，與上模板(11)的凸模導(dǎo)向孔(14)對(duì)應(yīng)的制有成型筒(22)，在成型凹模(2)上制有凹模油孔A(25)和凹模油孔B(26)，同樣沿周均勻裝置多個(gè)凹模加熱棒(24)，并裝置有上密封圈(21)；下模板(31)與底板(3)通過內(nèi)六角螺栓連接，在底板(3)上裝設(shè)有下密封圈(32)；凸模(4)通過凸模導(dǎo)向孔(14)以均勻間隙直接導(dǎo)入成型凹模(2)的成型筒(22)中。
由于采用了上述的工藝方法和工藝裝置的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果1、本發(fā)明根據(jù)充液拉深工藝可以大幅提高金屬板材拉深成型極限的特點(diǎn)和微溫條件下，其塑性已有改善的特點(diǎn)，把二者結(jié)合起來得到較高質(zhì)量的鎂合金加工工件。
2、本發(fā)明的微溫充液拉深模，工作可靠，加熱溫度均勻，工作穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，使用維護(hù)修理簡易。


圖1為本發(fā)明微溫充液拉深模具總體剖視示意圖具體實(shí)施方式
由圖1示出，一種鎂合金板材微溫充液拉深方法，該方法包括下列步驟采用低于現(xiàn)有鎂合金板用剛性模加熱成型的加熱溫度，對(duì)鎂合金板材在微溫的條件下，進(jìn)行充液拉深成型，微溫的溫度范圍對(duì)不同類型的鎂合金板材由實(shí)驗(yàn)確定，在其他成型工藝參數(shù)確定的情況下，微溫度范圍約80℃～120℃。
微溫充液拉深模主要由壓邊圈1，成型凹模2，底板3，凸模4和工件5組成，其中上模板11與壓邊圈1通過內(nèi)六角螺栓連接，并設(shè)置有凸模導(dǎo)向孔14，在壓邊圈1上制有導(dǎo)向邊12和沿周均勻裝置有多個(gè)加熱棒13，成型凹模2通過導(dǎo)向槽23和壓邊圈1的導(dǎo)向邊12對(duì)接，與上模板11的凸模導(dǎo)向孔14對(duì)應(yīng)的制有成型筒22，在成型凹模2上制有凹模油孔A25和凹模油孔B26，同樣沿周均勻裝置多個(gè)凹模加熱棒24，并裝置有上密封圈21；下模板31與底板3通過內(nèi)六角螺栓連接，在底板3上裝設(shè)有下密封圈32；凸模4通過凸模導(dǎo)向孔14以均勻間隙直接導(dǎo)入成型凹模2的成型筒22中。
另知，本發(fā)明的微溫充液拉深模具必須安裝于雙動(dòng)壓機(jī)上使用。
一般來說，充液拉深中凸模并不需導(dǎo)向，金屬板被高壓液體壓附于凸模上，所以凸模與凹模之間的間隙大小并不影響成形件質(zhì)量，但有時(shí)凸模為浮動(dòng)安裝時(shí)，則需有導(dǎo)向的功能，以免凹模被壓壞。
壓邊板1周向均勻安裝了8支加熱棒13；成形凹模2周向同樣均勻安裝了8支凹模加熱棒24，二者共同對(duì)模具與鎂合金板51起加熱作用。
在成型凹模2上的上密封圈21與底板3上的下密封圈32用來防止高壓油輸入時(shí)從結(jié)合部位漏油。
成形凹模2的凹模油孔A25與可調(diào)壓力的溢流閥相連接，用來控制成形凹模2中高壓油27的壓力，另一凹模油孔B26與增壓泵相連接，用來提供成形初期凹模2中高壓油27的反脹壓力。
又知，在充液拉深模具合模之后，首先將模具與鎂板加熱到所需溫度；其次設(shè)置與凹模油孔A25相連接的溢流閥的工作壓力；再次，利用增壓泵通過凹模油孔B26注入油液，使成形凹模2中的高壓油27壓力升高，得到一定的壓力；最后，驅(qū)動(dòng)壓機(jī)下行，使凸模4壓入凹模2。在此過程中，成形凹模2中的高壓油27的壓力逐漸升高，將板料51壓附到凸模4上，當(dāng)高壓油27的壓力升高至溢流閥的設(shè)定壓力后，高壓油27保持恒定壓力，將鎂合金板51緊緊壓貼在凸模4上，成形出所要形狀的零件。
權(quán)利要求
1.一種鎂合金板材微溫充液拉深方法，該方法包括下列步驟采用低于現(xiàn)有鎂合金板用剛性模加熱成型的加熱溫度，對(duì)鎂合金板材在微溫的條件下，進(jìn)行充液拉深成型，微溫的溫度范圍對(duì)不同類型的鎂合金板材由實(shí)驗(yàn)確定，在其他成型工藝參數(shù)確定的情況下，微溫度范圍約80℃～120℃。
2.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1的方法的裝置，微溫充液拉深模主要由壓邊圈(1)，成型凹模(2)，底板(3)，凸模(4)和工件(5)組成，其特征在于上模板(11)與壓邊圈(1)通過內(nèi)六角螺栓連接，并設(shè)置有凸模導(dǎo)向孔(14)，在壓邊板(1)上制有導(dǎo)向邊(12)和沿周均勻裝置有多個(gè)加熱棒(13)，成型凹模(2)通過導(dǎo)向槽(23)和壓邊圈(1)的導(dǎo)向邊(12)對(duì)接，與上模板(11)的凸模導(dǎo)向孔(14)對(duì)應(yīng)的制有成型筒(22)，在成型凹模(2)上制有凹模油孔A(25)和凹模油孔B(26)，同樣沿周均勻裝置多個(gè)凹模加熱棒(24)，并裝置有上密封圈(21)；下模板(31)與底板(3)通過內(nèi)六角螺栓連接，在底板(3)上裝設(shè)有下密封圈(32)；凸模(4)通過凸模導(dǎo)向孔(14)以均勻間隙直接導(dǎo)入成型凹模(2)的成型筒(22)中。
全文摘要
一種鎂合金板材微溫充液拉深方法及其裝置，其中，微溫充液拉深方法采用對(duì)鎂合金板進(jìn)行微溫成型，溫度范圍約80℃～120℃。與其方法相適應(yīng)的充液拉深模具帶有溫度控制和加熱裝置，主要由壓邊圈(1)，成型凹模(2)，底板(3)，凸模(4)和工件(5)組成，其中，在壓邊圈(1)和成型凹模(2)上沿周均勻裝置有多支加熱棒(13)和凹模加熱棒(24)，在成型凹模(2)上還制有凹模油孔A(25)和凹模油孔B(26)。凸模(4)通過凸模導(dǎo)向孔(14)以均勻間隙直接導(dǎo)入成型凹模(2)的成型筒(22)中。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，工作效率、成型質(zhì)量較高，使用維護(hù)修理簡易。
文檔編號(hào)B21D24/00GK1895805SQ20051008383
公開日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2005年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月14日
發(fā)明者李茂盛, 周海, 趙增慧 申請(qǐng)人:北京石油化工學(xué)院