專利名稱：：雙向擠壓鎂合金的模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及一種擠壓金屬的模具，特別涉及一種雙向擠壓鎂合金的模具。
背景技術(shù)：
：目前，工業(yè)生產(chǎn)中鎂合金的擠壓變形所采用擠壓方式均為單向擠壓，其所用的模具也均為單向擠壓模，單向擠壓模一般有一個(gè)凹模，凹模的擠壓通道中嵌有一個(gè)用于成型的擠壓筒，一個(gè)擠壓桿插入擠壓筒中與擠壓筒間隙配合，對放入凹，壓筒中的鎂合金坯料進(jìn)行擠壓變形。由于鎂合金具有擠壓溫度相對越低，其擠壓成型后的力學(xué)性能相對越好的特性，在擠壓變形時(shí)都力求采用相對較低的溫度，以追求相對較高的力學(xué)性能；然而在擠壓時(shí)又存在鎂合金坯料溫度越低，其擠壓速度就越慢，如果擠壓溫度降低而擠壓速度不隨之而減慢，鎂合金的成型效果將受影響，導(dǎo)致擠壓出的材料出現(xiàn)裂紋，影響產(chǎn)品質(zhì)量?，F(xiàn)有公開了的最先進(jìn)的鎂合金的單向擠壓變形方式為ECAE(Equalchannelangularextrusion)的等徑角擠壓，該等徑角擠壓所用的模具是將凹模的擠壓通道設(shè)置為一個(gè)彎曲成90度角的單向等徑擠壓通道，鎂合金坯料在擠壓通道一端的擠壓桿的壓力下，由單向等徑擠壓通道一端向另一端運(yùn)動(dòng)，使鎂合金坯料在經(jīng)過單向等徑擠壓通道的90度轉(zhuǎn)角時(shí)，受到剪切變形，將鎂合金晶粒細(xì)化，提高被擠壓的鎂合金材料的力學(xué)性能。但是由于這種擠壓方式的模具仍是一個(gè)單向擠壓模，其擠壓比為1,擠壓時(shí)坯料的溫度一般為300-350X:,擠壓速度為0.6~1.2m/min，比通常的單向擠壓速度還慢。雖然采用這種g進(jìn)行擠壓變形能夠提高鎂合金的力學(xué)性能，但每擠壓一道次后，鎂合金晶粒尺寸細(xì)化程度不能達(dá)到二分之一，需經(jīng)過多道次擠壓才能夠?qū)?H合金晶粒細(xì)化到較小尺寸。如將晶粒為210nm的鎂合金坯料采用ECAE技術(shù)擠壓變形，需經(jīng)過八道次的擠壓，鎂合金的晶粒尺寸才能達(dá)到10nm以下，該方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)將4H^r晶粒細(xì)化到很小的程度，但是因其采用多道次的擠壓加工導(dǎo)致其生產(chǎn)效率降低；并且由于ECAE技術(shù)的擠壓速度為0.6~1.2m/min，每道次的擠壓時(shí)間也相對較長，同樣導(dǎo)致其生產(chǎn)效率降低，如果要提高單向擠壓的擠壓速度，又會(huì)產(chǎn)品質(zhì)量下降。因此，在工業(yè)化生產(chǎn)需要提高生產(chǎn)效率的情況下，現(xiàn)有的單向擠壓模顯然存在不足。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙向擠壓鎂合金的模具，它通過設(shè)置雙向擠壓徑向變徑成型的擠壓通道，能夠縮短鎂合金的擠壓變形時(shí)間，提高生產(chǎn)效率和鎂合金擠壓變形后的力學(xué)性能。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的包括凹模、凸模，凹模上設(shè)有擠壓通道，所述凹模包括兩個(gè)半凹模，兩個(gè)半凹模上各設(shè)置半邊擠壓通道，兩個(gè)半凹才莫設(shè)有半邊擠壓通道的一端相向貼合，構(gòu)成一個(gè)具有完整的雙向擠壓通道的凹模，并用螺栓緊固連接在一起，所述雙向擠壓通道包括擠壓腔以及與擠壓腔相通的成型通道，擠壓腔貫通兩個(gè)半凹模，成型通道于擠壓腔中段徑向延伸，與擠壓腔軸線垂直且貫穿凹模壁，擠壓腔的截面積大于成型通道的截面積；所述凸模為兩個(gè)，兩個(gè)凸模分別由凹模的擠壓腔的兩端相向插入擠壓腔與凹模間隙配合。由于采用了上述方案，所述凹模包括兩個(gè)半凹模，兩個(gè)半凹模上各設(shè)置半邊擠壓通道，兩個(gè)半凹模設(shè)有半邊擠壓通道的一端相向貼合，構(gòu)成一個(gè)具有完整的雙向擠壓通道的凹模。采用兩個(gè)半凹模構(gòu)成一個(gè)具有完整的雙向擠壓通道的凹模，既有利于雙向擠壓通道制作成型，又利于打開模具取出擠壓成型的鎂合金件。所述雙向擠壓通道包括擠壓腔以及與擠壓腔相通的成型通道，擠壓腔貫通兩個(gè)半凹模，成型通道于擠壓腔中段徑向延伸，與擠壓腔軸線垂直且貫穿凹模壁，擠壓腔的截面積大于成型通道的截面積，4吏被擠壓的鎂合金坯料裝入雙向擠壓通道后，兩個(gè)凸模能夠分別由凹模的擠壓腔的兩端相向插入擠壓腔與凹模間隙6己合，從雙向擠壓通道的兩端對鎂合金坯料進(jìn)行雙向擠壓，使鎂合金坯料向擠壓腔中段徑向延伸的成型通道流動(dòng)，形成擠壓變形。這種雙向擠壓使鎂合金在成型過程中金屬流動(dòng)時(shí)發(fā)生了原始粗大的晶粒被拉長成為細(xì)長的流線形組織，大部分流線區(qū)域發(fā)生了晶粒破碎現(xiàn)象，增大晶界面積促使再結(jié)晶形核，只需一次擠壓變形，就能使被加工的鎂合金起到極其顯著的晶粒細(xì)化效果。以AZ31鎂合金擠壓變形為例，擠壓前經(jīng)均勻化處理的晶粒尺寸大小為350pm的AZ31鎂合金，只經(jīng)過一道次擠壓，晶粒尺寸就能細(xì)化到6.5jam，其晶粒細(xì)化效果是現(xiàn)有的單向擠壓模所不能達(dá)到的。參見圖4，從鎂合金在雙向擠壓通道中a、b、c、d處擠壓成型過程金屬組織的變化情況，可以看出釆用這種模具擠壓過程中金屬流動(dòng)的流線，晶粒被拉長甚至發(fā)生破碎，增加了再結(jié)晶形核率，細(xì)化了晶粒，成型后金屬流動(dòng)過程中內(nèi)部組織呈現(xiàn)出一定的方向性且晶粒細(xì)小，使擠壓后的鎂合金材料具有抗拉強(qiáng)度高、屈服強(qiáng)度高、延伸性好的力學(xué)性能，可以用于對金屬材料的綜合力學(xué)性能要求高的領(lǐng)域，如航空航天、軍工等領(lǐng)域，遠(yuǎn)勝于傳統(tǒng)的單向擠壓模具擠壓出的金屬材料的綜合力學(xué)性能。下表是根據(jù)國標(biāo)GB228-2002的標(biāo)準(zhǔn)，將AZ31鎂合金采用本雙向擠壓模具擠壓后的擠壓件和采用傳統(tǒng)單向擠壓模具擠壓后的擠壓件，加工成標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)的對比，通過對照可見采用本雙向擠壓模具擠壓的AZ31棒材的綜合力學(xué)性能優(yōu)于傳統(tǒng)單向擠壓模具擠壓的AZ31棒材的綜合力學(xué)性能，參見下表l、2:表1采用本雙向擠壓模具擠壓的AZ31棒材的力學(xué)性能<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2采用單向擠壓模具擠壓的AZ31棒材力學(xué)性能<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>并且，采用本雙向沖齊壓才莫具，還能夠?qū)崿F(xiàn)4氐溫纟齊壓成型的工業(yè)化生產(chǎn)，在采用相對低溫?cái)D壓成型的情況下，由于是兩個(gè)凸模雙向擠壓鎂合金坯料，使鎂合金坯料的擠壓時(shí)間縮短，其擠壓速度相當(dāng)于單向擠壓的2倍，由此提高鎂合金擠壓變形加工的生產(chǎn)效率，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。應(yīng)理解的是，所舉實(shí)施例是用于說明本實(shí)用新型，而不是對實(shí)用新型的限制，在本實(shí)用新型的構(gòu)思前提下對本實(shí)用新型雙向擠壓鎂合金的模具的簡單改進(jìn)，都屬于本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍。圖l為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的A-A向剖面圖；圖3為本實(shí)用新型的擠壓狀態(tài)圖；圖4為鎂合金擠壓成型過程金屬組織的變化情況的部位標(biāo)定圖。附圖中，l為擠壓沖頭，2為上凸模，3為上半凹模，4為擠壓腔，5為成型通道，6為下半凹模，7為墊塊，8為底座，9為擠壓機(jī)臺(tái)面，10a為定位銷，10b為定位孔，ll為螺栓，12為下凸模，13a為過孔，13b為螺紋孔，14為鎂合金坯料，15為相貼合的端面。具體實(shí)施方式參見圖l至圖3,本實(shí)施例為在立式擠壓機(jī)上使用的雙向擠壓鎂合金的模具，包括凹模、凸模，凹沖莫上設(shè)有雙向擠壓通道。所述凹模包括上、下兩個(gè)半凹模，上半凹模3、下半凹模6上各設(shè)置半邊擠壓通道，上、下半凹模設(shè)有半邊擠壓通道的一端相向貼合，構(gòu)成一個(gè)具有完整的雙向擠壓通道的凹模，并用螺栓ll緊固連接在一起。所述雙向擠壓通道包括4齊壓腔4以及與擠壓腔相通的成型通道5,擠壓腔4貫通上、下半凹模3、6，用于放置被擠壓的鎂^lr坯料14，成型通道5于擠壓腔中段徑向延伸，與擠壓腔4軸線垂直且貫穿凹模壁，使鎂合金述料14通過時(shí)被擠壓成型。所述凹模的擠壓腔4為圓形直孔，該圃形直孔由兩截組成，分別設(shè)于上、下半凹模上，位于上、下半凹模的中心位置，各截均貫穿其所在的半凹模。上、下半凹模相貼合的端面上各設(shè)半邊成型通道，上、下半凹模上的半邊成型通道相向合攏構(gòu)成完整的成型通道5。所述成型通道5為階梯孑L，階梯孔的小端與擠壓腔4相連，為擠壓成型段，階梯孔的大端為鎂合金擠壓成型后的通道。成型通道5采用階梯孔的形式，可以使^i^lr擠壓成型后與通道壁不再接觸，減小摩擦，有利于鎂合金的擠壓流動(dòng)。本實(shí)施例的擠壓腔4中段的圓周對稱設(shè)置兩個(gè)徑向延伸的成型通道5，使^i合金能夠從兩個(gè)成型通道5擠壓流動(dòng)，縮短擠壓鎂合金的時(shí)間。所述擠壓腔4中段的圓周對稱設(shè)置的兩個(gè)徑向延伸的成型通道5的截面積總和小于圓形直孔擠壓腔的截面積，使擠壓比大于l，形成徑向變徑擠壓，能提高鎂合金晶粒細(xì)化的效果。所述上半凹模3設(shè)置四個(gè)螺栓過孔13a，下半凹模6設(shè)置四個(gè)與螺栓過孔13a位置對應(yīng)的螺紋孔13b，螺栓過孔13a和螺紋孔13b均呈矩陣分布，使上、下半凹模貼合后，能夠被四個(gè)螺栓緊緊地固定在一起。所述上、下半凹;^相貼合的端面15分別設(shè)有定位銷10a、定位孔10b，上半凹模的定位銷和定位孔分別對應(yīng)下半凹模的定位孔和定位銷，上、下半凹模貼合時(shí)由定位銷插入定位孔中形成定位，保證上、下半凹模的擠壓腔4圓形直孔的同軸度。所述凸模為兩個(gè)，上、下兩個(gè)凸模2、12分別由凹模的擠壓腔4的兩端相向插入擠壓腔與凹模間隙配合，用于對^X擠壓腔的鎂合金坯料進(jìn)行雙向施與壓力。上凸模2與摘^壓機(jī)的擠壓沖頭1連接固定，采用螺紋連接或鎖銷連接均能達(dá)到同樣效果；下凸模12卡在一底座8上設(shè)有的凹槽中，底座8與擠壓機(jī)臺(tái)面9通過螺栓連接固定。在下凸模12的四周設(shè)置可抽取的墊塊7，位于底座8與下半凹模6之間，在抽去墊塊7后，凹模有一定的向下位移的刊^J臣離。本雙向擠壓鎂^r的模具的徑向延伸的成型通道5也可以設(shè)為一個(gè)或三到六個(gè)，無論沒為多少個(gè)，成型通道5的截面積總和都應(yīng)小于圓形直孔^f壓腔4的截面積，使模具的擠壓比大于l。采用本雙向擠壓鎂合金的模具在立式擠壓機(jī)上對鎂合金進(jìn)行擠壓變形，先將下凸模固定在與擠壓機(jī)臺(tái)面連接的底座上，在底座上放置墊塊，然后將加熱至300匸5501C的凹模套在下凸模上由墊塊支承，再將加熱至230t:~450匸的鎂合金坯料放入凹模的擠壓腔中，立式擠壓機(jī)的擠壓沖頭帶動(dòng)上凸模從凹模上端插入擠壓腔中壓住鎂合金述料，并以1.5~2.5m/min的速度單向預(yù)壓10,后停止，然后抽去下凸模與底座之間的墊塊，讓模具懸空，再開啟擠壓機(jī)使上、下凸才莫相向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)以1.5m/min~2.5m/min的擠壓速度、2.5Mpa~5Mpa的擠壓力，分別從鎂合金坯料的兩端進(jìn)行雙向等速擠壓，即當(dāng)擠壓機(jī)的擠壓沖頭帶動(dòng)上凸模對鎂合金坯料施與壓力時(shí)，下凸模以同樣的壓力;SJ^JL^作用力于坯料，使鎂合金坯料由中部向模具擠壓腔兩側(cè)徑向的變徑型腔通道流動(dòng)擠壓變形，鎂合金擠壓加工后的棒材的綜合力學(xué)性能達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)要求。本雙向擠壓鎂合金的模具不僅僅局限于用于立式擠壓機(jī)，也可以用在臥式擠壓機(jī)進(jìn)行雙向擠壓。用在臥式擠壓機(jī)上時(shí)，只需稍微改動(dòng)模具結(jié)構(gòu)便可實(shí)現(xiàn)。或者將凹模定位，將兩凸模分別與雙向施與壓力的擠壓機(jī)的壓桿連接，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)對鎂合金的雙向擠壓。權(quán)利要求1.一種雙向擠壓鎂合金的模具，包括凹模、凸模，凹模上設(shè)有擠壓通道，其特征在于所述凹模包括兩個(gè)半凹模，兩個(gè)半凹模上各設(shè)置半邊擠壓通道，兩個(gè)半凹模設(shè)有半邊擠壓通道的一端相向貼合，構(gòu)成一個(gè)具有完整的雙向擠壓通道的凹模，并用螺栓緊固連接在一起，所述雙向擠壓通道包括擠壓腔以及與擠壓腔相通的成型通道，擠壓腔貫通兩個(gè)半凹模，成型通道于擠壓腔中段徑向延伸，與擠壓腔軸線垂直且貫穿凹模壁，擠壓腔的截面積大于成型通道的截面積；所述凸模為兩個(gè)，兩個(gè)凸模分別由凹模的擠壓腔的兩端相向插入擠壓腔與凹模間隙配合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向擠壓鎂合金的模具，其特征在于所述凹模的兩個(gè)半凹模相貼合的端面上各i更半邊成型通道，兩個(gè)半凹才莫上的半邊成型通道相向合攏構(gòu)成完整的成型通道。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙向擠壓鎂合金的模具，其特征在于所述成型通道設(shè)為階梯孔，階梯孔的小端與擠壓腔相連，為擠壓成型段，階梯孔的大端為鎂合金擠壓成型后的通道。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙向擠壓鎂^r的模具，其特征在于所述凹模的擠壓腔為圓形直孔，擠壓腔中段的圓周對稱設(shè)置至少兩個(gè)徑向延伸的成型通道。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙向擠壓鎂合金的模具，其特征在于所述擠壓直孔擠壓腔的截面積。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向擠壓鎂合金的模具，其特征在于所述兩個(gè)半凹模，其中一個(gè)半凹模設(shè)置四個(gè)螺栓過孔，另一個(gè)半凹^^設(shè)置四個(gè)與螺栓過孔位置對應(yīng)的螺紋孔，螺栓過孔和螺故孔均呈矩陣分布。7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或6所述的雙向擠壓鎂合金的模具，其特征在于所述兩個(gè)半凹模相貼合一端的端面分別設(shè)有定位銷、定位孔。8.根據(jù)權(quán)利要求1所迷的雙向擠壓鎂^r的模具，其特征在于所述兩個(gè)凸模，一個(gè)與擠壓機(jī)的擠壓沖頭連接，另一個(gè)固定在一底座上，底座與擠壓機(jī)臺(tái)面連接。專利摘要本實(shí)用新型公開了一種雙向擠壓鎂合金的模具，模具的凹模包括兩個(gè)半凹模，半凹模上各設(shè)置半邊擠壓通道，兩個(gè)半凹模相向貼合構(gòu)成一個(gè)具有完整的雙向擠壓通道的凹模，并用螺栓緊固連接在一起，雙向擠壓通道的擠壓腔以及由擠壓腔中段徑向延伸的成型通道，擠壓腔貫通兩個(gè)半凹模，成型通道與擠壓腔軸線垂直且貫穿凹模壁，擠壓腔的截面積大于成型通道的截面積；所述凸模為兩個(gè)，兩凸模分別由擠壓腔的兩端相向插入擠壓腔與凹模間隙配合。它通過設(shè)置雙向擠壓徑向變徑成型的擠壓通道，能夠縮短鎂合金的擠壓變形時(shí)間，提高生產(chǎn)效率和鎂合金擠壓變形后的力學(xué)性能。文檔編號(hào)B21C25/02GK201102038SQ200720124969公開日2008年8月20日申請日期2007年8月14日優(yōu)先權(quán)日2007年8月14日發(fā)明者宇劉,劉天模,盧立偉,丹姜,建彭,彭天成,王金星申請人:重慶大學(xué)