鎂合金管材超高壓靜液擠壓成型工藝及其擠壓模具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鎂合金管材超高壓靜液擠壓成型工藝，包括以下步驟：根據(jù)所需的管材尺寸將鎂合金坯料一端進行加工，并在坯料端面上涂上潤滑脂或潤滑油；將加工好的坯料放進擠壓模具的外模內(nèi)固定，安裝模芯及模座；將裝有坯料的模具一端裝好密封系統(tǒng)后與擠壓筒對接，擠壓筒另一端為擠壓軸；擠壓筒套上加熱器；將液體高壓介質(zhì)充入擠壓筒并將擠壓筒內(nèi)空氣排盡；加熱器通電并控制加熱溫度在室溫~300℃內(nèi)，保溫1-3h；推動擠壓軸壓縮高壓介質(zhì)并產(chǎn)生300MPa以上的超高壓，將鎂合金坯料擠出，通過擠壓模具的定徑帶后管材成型。實現(xiàn)了鎂合金管材的超高壓靜液擠壓成型、鎂合金管材的擴張與收縮成型和開發(fā)了鎂合金管材超高壓靜液擠壓成型模具。
【專利說明】鎂合金管材超高壓靜液擠壓成型工藝及其擠壓模具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬成型【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種鎂合金管材靜液擠壓成型工藝及其擠壓模具。

【背景技術(shù)】
[0002]鎂合金是目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，其比強度、比剛度、阻尼性能遠高于鋼鐵、鋁合金等結(jié)構(gòu)材料，在航空航天、汽車、兵器、3C等領(lǐng)域的用量越來越大。鎂合金結(jié)構(gòu)件常用的加工方法有鑄造、軋制、擠壓、沖壓、鍛造等，其中以鑄造方法生產(chǎn)為主，但是鎂合金鑄件存在力學(xué)性能低，易產(chǎn)生鑄造缺陷，材料利用率低等缺點，從而限制了鎂合金的應(yīng)用。經(jīng)過塑性變形(如熱擠壓、軋制、鍛造等)的鎂合金的力學(xué)性能都有明顯的提高，內(nèi)部缺陷少，然而由于是密排六方結(jié)構(gòu)，鎂合金的低溫變形能力差，目前的塑性變形工藝都在350°C以上進行，由此帶來坯料易氧化、加壓溫度難以保持、模具易損壞等缺點，尤其對于制造大直徑薄壁管(壁厚比小于1.2)，用常規(guī)熱擠壓的方法材料利用率太低，且精度無法保證，表面質(zhì)量差。超高壓靜液擠壓金屬材料過程中，坯料始終處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，材料塑性大大提高，特別適用于難變形材料，但目前的靜液擠壓工藝主要用于鎂合金線材和棒材的加工。另外，金屬材料管材擠壓成型主要是收縮成型，即管材模具中的外模定徑帶直徑大于坯料原始直徑，成型后的管材外徑小于坯料原始直徑，定徑帶是指模具有效工作部分，由這一部分決定擠壓制品的形狀、尺寸、直徑，也稱工作帶，現(xiàn)有管材成型模具結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。而金屬材料的管材擴張擠壓成型工藝，即成型后的管材外徑大于還料原始直徑，一直以來未見有報道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于提供一種用于鎂合金管材成型的超高壓靜液擠壓工藝及其擠壓模具，以實現(xiàn)鎂合金管材的高質(zhì)量、高效生產(chǎn)。本發(fā)明工藝采用如下技術(shù)方案:
一種鎂合金管材超高壓靜液擠壓成型的擠壓模具，包括:外模、模芯、模座，所述的模芯一端為小圓柱體，中部為大圓柱體，另一端為錐體，所述的大圓柱體為模芯的定徑帶，所述的小圓柱體的直徑小于大圓柱體的直徑，所述錐體的底面直徑與大圓柱體直徑一致；在所述模座中心位置設(shè)置凹槽，所述凹槽直徑與模芯的小圓柱體直徑一致，所述模芯置于模座凹槽內(nèi)，其中心線與模座中心線重合；所述外模設(shè)置在模座上，所述外模的定徑帶與模芯的定徑帶平行，所述外模的定徑帶直徑大于坯料直徑。
[0004]一種鎂合金管材超高壓靜液擠壓成型工藝，包括以下步驟:(1)根據(jù)所需的管材尺寸將鎂合金坯料一端進行加工，并在坯料端面上涂上潤滑脂或潤滑油；(2)將加工好的坯料放進擠壓模具的外模內(nèi)固定，安裝模芯及模座；(3)將裝有坯料的模具一端裝好密封系統(tǒng)后與擠壓筒對接，擠壓筒另一端為擠壓軸；(4)擠壓筒套上加熱器；(5)將液體高壓介質(zhì)充入擠壓筒并將擠壓筒內(nèi)空氣排盡；(6)加熱器通電并控制加熱溫度在室溫Kktc內(nèi)，保溫l_3h ; (7)推動擠壓軸壓縮高壓介質(zhì)并產(chǎn)生300MPa以上的超高壓，將鎂合金坯料擠出，通過擠壓模具的定徑帶后管材成型。
[0005]步驟(3)中所述密封系統(tǒng)為O型橡膠圈和金屬三角墊。
[0006]步驟(4)中所述的加熱器采用履帶式加熱器。
[0007]步驟(5)中所述的高壓介質(zhì)為蓖麻油或變壓器機油等、所述的充入方式采用小于70 MPa低壓油泵。
[0008]步驟(7)中所述的擠壓軸通過高壓油泵推動。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)解決的主要技術(shù)問題及優(yōu)點為:
1.實現(xiàn)鎂合金管材的超高壓靜液擠壓成型；
2.實現(xiàn)鎂合金管材的擴張成型；
3.實現(xiàn)鎂合金管材的收縮成型；
4.開發(fā)了鎂合金管材超高壓靜液擠壓成型模具；
5.采用擴張擠壓和收縮擠壓模具分別得到大于或小于原坯料尺寸的管材；
6.調(diào)節(jié)模芯的結(jié)構(gòu)尺寸得到不同壁厚比的管材；
7.使用該工藝和模具制造的鎂合金管材力學(xué)性能高、尺寸精度高、表面質(zhì)量好、產(chǎn)品近凈成形、材料利用率高。
[0010]8.生產(chǎn)過程可控，危險系數(shù)低，生產(chǎn)節(jié)拍有保證，精度高，該設(shè)備生產(chǎn)工序少。
[0011]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明鎂合金管材超高壓靜液擠壓成型工藝裝置圖，其中，I一擠壓軸；2—第一密封系統(tǒng)；3—擠壓筒；4一第二密封系統(tǒng)；5—外模；6—高壓介質(zhì)；7—鎂合金坯料；8一加熱器，9一模芯，10-模座。
[0013]圖2為本發(fā)明鎂合金管材超高壓靜液擠壓成型工藝所用擴張擠壓模具圖，其中，5—外模，7—鎂合金坯料，9一模芯，10-模座，11-外模定徑帶，12-模芯定徑帶。
[0014]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中鎂合金管材超高壓靜液擠壓成型工藝所用收縮擠壓模具圖，其中，5—外模，7—鎂合金坯料，9一模芯，10-模座，11-外模定徑帶，12-模芯定徑帶。
[0015]圖4為本發(fā)明實施例中制得的鎂合金管材的照片。

【具體實施方式】
[0016]參照圖1和圖2，一種鎂合金管材超高壓靜液擠壓成型工藝及其擠壓模具，步驟包括:P根據(jù)模芯9的尺寸將鎂合金坯料7 —端加工出所需尺寸，并在此端面上涂上潤滑脂；I當需要擴張擠壓管件時，將準備好的鎂合金坯料7放進圖2所示的擠壓模具中的外模5內(nèi)固定，安裝模芯9與模座10，外模5、模芯9、模座10同軸，且外模5的定徑帶即外模定徑帶11與模芯9的定徑帶即模芯定徑帶12 (定徑帶是指模具有效工作部分，由這一部分決定擠壓制品的形狀、尺寸、直徑，也稱工作帶)平行對齊。外模5安裝第一密封系統(tǒng)2后，本實施例第一密封系統(tǒng)2采用O型圈和金屬三角墊，前端伸進擠壓筒3中對接，擠壓軸上設(shè)有第二密封系統(tǒng)4，本實施例第二密封系統(tǒng)4采用O型橡膠圈和金屬三角墊；f擠壓筒3套上加熱器8，；:1:使用低壓(小于70 MPa)油泵將靜液擠壓用高壓介質(zhì)6，本實施例中高壓介質(zhì)6采用蓖麻油等，打入擠壓筒3，加滿并將擠壓筒3內(nèi)空氣排盡擠壓筒3上的加熱器8通電加熱至設(shè)定溫度200°C，保溫2h ；:S通過高壓油泵推動擠壓軸I壓縮高壓介質(zhì)6產(chǎn)生400MPa的超高壓，在靜水壓力下鎂合金坯料7被擴張擠出，管材通過模具定徑帶11后成型。
[0017]鎂合金管材收縮擠壓成型時，參照圖1和圖3，使用收縮擠壓模具時重復(fù)步驟f?f，鎂合金坯料7被收縮擠出，管材通過模具定徑帶11后成型。
[0018]圖4為運用所述的成型工藝及其擴張擠壓模具的一個當前最佳實施例，經(jīng)實施后，鎂合金抗拉強度比實施前提高93%，屈服強度提高248%，延伸率提高121%。
【權(quán)利要求】
1.一種鎂合金管材超高壓靜液擠壓成型的擠壓模具，其特征在于所述模具包括外模(5)、模芯(9)和模座(10)，所述模芯(9) 一端為小圓柱體，另一端為錐體，中部為大圓柱體，所述的大圓柱體為模芯(9)的定徑帶，所述的小圓柱體的直徑小于大圓柱體的直徑，所述錐體的底面直徑與大圓柱體直徑一致；在所述模座(10)的中心位置設(shè)置凹槽，所述凹槽直徑與模芯(9)的小圓柱體直徑一致，所述模芯(9)置于模座(10)的凹槽內(nèi)，其中心線與模座(10)中心線重合；所述外模(5)設(shè)置在模座(10)上，所述外模(5)的定徑帶與模芯(9)的定徑帶平行，所述外模(5)的定徑帶直徑大于坯料直徑。
2.一種鎂合金管材超高壓靜液擠壓成型工藝，其特征在于所述工藝包括以下步驟:1.根據(jù)所需的管材尺寸將鎂合金坯料(7) —端進行加工，并在坯料端面上涂上潤滑脂或潤滑油；2.將加工好的鎂合金坯料(7)放進擠壓模具的外模(5)內(nèi)固定，安裝模芯(9)及模座(10)；3.將裝有鎂合金坯料(7)的擠壓模具一端設(shè)置密封系統(tǒng)后與擠壓筒(3)對接，擠壓筒(3)另一端為擠壓軸；4.擠壓筒(3)套上加熱器(8);5.將液體高壓介質(zhì)充入擠壓筒(3)并將擠壓筒(3)內(nèi)空氣排盡；6.加熱器(8)通電并控制加熱溫度在室溫?300°C內(nèi)，保溫l_3h ；7.推動擠壓軸壓縮高壓介質(zhì)并產(chǎn)生300MPa以上的超高壓，將鎂合金坯料(7)擠出，通過擠壓模具的定徑帶后管材成型。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鎂合金管材超高壓靜液擠壓成型工藝，其特征在于步驟3中所述的密封系統(tǒng)為O型橡膠圈和金屬三角墊。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鎂合金管材超高壓靜液擠壓成型工藝，其特征在于步驟4中所述的加熱器采用履帶式加熱器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鎂合金管材超高壓靜液擠壓成型工藝，其特征在于步驟5中所述的高壓介質(zhì)為蓖麻油或變壓器機油、所述的充入方式采用小于70 MPa低壓油泵。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鎂合金管材超高壓靜液擠壓成型工藝，其特征在于步驟7中所述的擠壓軸通過高壓油泵推動。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鎂合金管材超高壓靜液擠壓成型工藝，其特征在于所述的擠壓模具包括外模(5)、模芯(9)和模座(10)，所述模芯(9) 一端為小圓柱體，另一端為錐體，中部為大圓柱體，所述的大圓柱體為模芯(9)的定徑帶，所述的小圓柱體的直徑小于大圓柱體的直徑，所述錐體的底面直徑與大圓柱體直徑一致；在所述模座(10)的中心位置設(shè)置凹槽，所述凹槽直徑與模芯(9)的小圓柱體直徑一致，所述模芯(9)置于模座(10)的凹槽內(nèi)，其中心線與模座(10)中心線重合；所述外模(5)設(shè)置在模座(10)上，所述外模(5)的定徑帶與模芯(9)的定徑帶平行，所述外模(5)的定徑帶直徑大于坯料直徑。
【文檔編號】B21C25/02GK104070078SQ201310108301
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月29日
【發(fā)明者】袁人樞, 吳志林, 趙磊, 宋德鋒 申請人:南京理工大學(xué), 南京哈步機電科技有限公司