CN100382911C - 镁合金板材变压边力差温拉延方法 - Google Patents

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Abstract

一种镁合金板材变压边力差温拉延方法，属于材料成形技术领域。本发明采用的模具具有凸模、压边板、凹模、凹模垫板，先将凹模、压边圈加热，然后将镁合金板坯涂上耐高温润滑油后放入模具中，保温，设定压边力随凸模行程按先增后减的变化值，通入空气使凸模温度保持在30℃～50℃之间，拉延速度为20mm/min；所述的设定压边力随凸模行程按先增后减的变化值，是指：初始压边力设为300kN，行程为20mm～40mm之间压边力设为600kN，行程为40mm～60mm之间压边力设为400kN。本发明成形性能好，极限拉深比可以提高15%以上，操作方便、易于实现，成形效率高。

Description

镁合金板材变压边力差温拉延方法
技术领域
本发明涉及一种材料成形技术领域的方法，具体的说，是一种镁合金板材变压边力差温拉延方法。
背景技术
镁合金作为工程应用中最轻的金属结构材料(镁的质量密度大约是铝的2/3，钢的1/4)，具有比强度高、刚度好、良好的阻尼系数、抗电磁干扰及屏蔽性好以及回收利用率高等优点，在汽车零部件、航空、航天、电子等行业有着很大的应用潜力，被誉为是最富于开发和应用潜力的“绿色工程材料”。由于镁合金的密排六方(hcp)晶体结构，室温下塑性成形能力较差，因此，目前镁合金零件主要采用压铸成形。与铸造工艺相比，镁合金板材温热冲压工艺不仅可以充分利用镁合金材料优异的性能、环保性以及满足产品薄壁化、轻量化的趋势，而且能够大幅度提高生产效率和产品合格率，近年来已经成为研究和应用的热点。镁合金板材的成形性能不仅与材料的内部晶体结构有关，而且与压边力、拉延温度以及润滑方式等工艺条件密切相关，因此开发新工艺已经成为提高镁合金板材成形能力的主要途径之一。
经对现有技术的文献检索发现，中国专利授权公告号CN1507968A名称为：镁合金板材加工方法及专用装置，该专利的特征自述为：它采用板材冲压技术成形镁合金壳体件，将模具预热至200～500℃，镁合金板料加热至200～350℃，将板料涂润滑剂后放入模具中，控制拉延比1.5～3范围内，拉延速度为50～80mm/min。其不足之处是：(1)凸模、凹模、压边板等工作部分温度相同，其实质为等温拉延模具；(2)拉延模具采用弹性压边结构，压边力随凸模行程逐渐增加；该专利的加热方案和压边力变化模式不利于材料流动，充分开发镁合金板材的温热成形性能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种镁合金板材变压边力差温拉延方法。本发明通过对压边力和拉延温度这二种重要影响工艺因素的控制，实现变压边力和差温拉延方案，从而使其拉延性能得到进一步提高。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明采用的模具具有凸模、压边板、凹模、凹模垫板，先将凹模、压边板温度加热到200℃～250℃之间；然后将0.8mm厚的镁合金板坯涂上耐高温润滑油后放入模具中，保温时间为5～10分钟；设定压边力随凸模行程按先增后减的变化值；由高压空气压缩机产生3Mpa的高压空气通入凸模，使凸模温度保持在30℃～50℃之间；拉延速度为20mm/min，极限拉深比可以达到3.5。
所述的设定压边力随凸模行程按先增后减的变化值，是指：初始压边力设为300kN，行程为20mm～40mm之间压边力设为600kN，行程为40mm～60mm之间压边力设为400kN。
所述的压边板、凹模均为圆形结构，在轴向居中位置，沿径向分别均布有8个加热孔，内置加热棒；压边板的下表面、凹模的上表面留有测温器插孔，内置测温传感器；凸模内部设置有冷却空气通道，在侧面设置有测温器孔，内置测温传感器。
本发明原理是：在温热拉延工艺中，随着拉深温度的升高，一方面，导致变形抗力的降低使得法兰部分(变形区)的板材在较小的拉深力作用下更能顺利成形；另一方面，板料的屈强比(σ0.2/σs)和均匀变形能力下降，极易使侧壁(传力区)金属发生局部流动，导致拉裂。仅靠整体提高拉延温度无法进一步提高镁合金板材的温热变形能力。通过降低凸模和冲压件侧壁的温度来提高材料的拉深性能是一个可行的方法。在拉延过程中，压边力随着凸模的行程改变而变化，因此控制压边力的变化规律与实际压边力变化规律相一致更有利于材料流动，因此本发明采用变压边力模式。
由于采用以上工艺方案，本发明具有如下优越性：
(1)成形性能好：镁合金板材在本发明的工艺参数条件下，与以往技术相比，极限拉深比可以提高15％以上。
(3)操作方便、易于实现：本发明的压边力、卸料等结构紧凑，对工艺参数控制精确，工艺操作简单易行。
(2)成形效率高：由专用模具保证工艺的实现，升温和保温效果好，压边力控制精确，卸料方便，成形效率高。
附图说明
图1为本发明方法实施例所用的模具装配示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例所用的模具，其结构包括：凸模1、压边板2、凹模3、凹模垫板4。压边板2、凹模3均为圆形结构，在轴向居中位置，沿径向分别均布有8个加热孔7和6，内置加热棒。压边板2的下表面、凹模3的上表面留有测温器插孔，内置测温传感器8和测温传感器5。凸模1设置有冷却空气通道10，在侧面设置有测温器孔9，内置测温传感器。测温传感器采集温度信号，由液压机的控制系统控制压边板2、凹模3的温度在200℃～250℃之间；由高压空气压缩机产生3Mpa的高压空气来控制凸模1的温度在30℃～50℃之间；由双动液压机控制系统通过控制顶出缸的力，实现压边力随凸模行程先增后减的变化方案。具体实施方案如下：
(1)、设定工艺参数：拉延速度20mm/min、压边板和凹模温度200℃～250℃、凸模温度为40℃～50℃；初始压边力设为300kN，行程为20mm～40mm之间设为600kN，行程为40mm～60mm之间设为400kN。
(2)、预热：使压边板、凹模和凸模达到上述设定温度。
(3)、合模：将厚度0.8mm的AZ31镁合金板材涂上耐高温冲压润滑油，放置在压边板中心，启动液压系统，模具闭合。
(4)、保温：时间5～10分钟。
(5)、拉延：凹模部分向下行程达到60mm，拉延速度为20mm/min。
(6)、开模：当行程达到60mm后，主缸泄压，上模部分回退。
(7)、卸料：由压边板顶出留在凸模上的冲压件。
实施例一：
将0.8mm厚的AZ31镁合金板坯涂上耐高温润滑油置于模具中，合模，将压边板、凹模加热至250℃，由高压空气压缩机产生3Mpa的高压空气通入凸模，使凸模温度保持为30℃，保温时间10分钟；初始压边力设为300kN，行程为20mm～40mm之间压边力设为600kN，行程为40mm～60mm之间压边力设为400kN；拉延速度为20mm/min，极限拉深比可达3.5。
实施例二：
将0.8mm厚的AZ31镁合金板坯涂上耐高温润滑油置于模具中，合模，将压边板、凹模加热至225℃，由高压空气压缩机产生3Mpa的高压空气通入凸模，使凸模温度保持为40℃，保温时间10分钟；初始压边力设为300kN，行程为20mm～40mm之间压边力设为600kN，行程为40mm～60mm之间压边力设为400kN；拉延速度为20mm/min，极限拉深比可达3.2。
实施例三：
将0.8mm厚的AZ31镁合金板坯涂上耐高温润滑油置于模具中，合模，将压边板、凹模加热至200℃，由高压空气压缩机产生3Mpa的高压空气通入凸模，使凸模温度保持为50℃，保温时间10分钟；初始压边力设为300kN，行程为20mm～40mm之间压边力设为600kN，行程为40mm～60mm之间压边力设为400kN；拉延速度为20mm/min，极限拉深比可达3.3。

Claims (7)

1.一种镁合金板材变压边力差温拉延方法，其特征在于：采用的模具具有凸模、压边板、凹模、凹模垫板，先将凹模、压边板加热，然后将镁合金板坯涂上耐高温润滑油后放入模具中，保温，设定压边力的值随凸模行程按先增后减的规律变化，通入空气使凸模温度保持在30℃～50℃之间，拉延速度为20mm/min；所述的设定压边力随凸模行程按先增后减的变化值，是指：初始压边力设为300kN，行程为20mm～40mm之间，压边力设为600KN，行程为40mm～60mm之间，压边力设为400KN。
2.根据权利要求1所述的镁合金板材变压边力差温拉延方法，其特征是，所述的将凹模、压边板加热，加热到200℃～250℃之间。
3.根据权利要求1所述的镁合金板材变压边力差温拉延方法，其特征是，所述的保温，时间为5～10分钟。
4.根据权利要求1所述的镁合金板材变压边力差温拉延方法，其特征是，所述的通入空气，是指：由高压空气压缩机产生3Mpa的高压空气通入凸模。
5.根据权利要求1所述的镁合金板材变压边力差温拉延方法，其特征是，所述的压边板、凹模均为圆形结构，在压边板和凹模各自的轴向居中位置沿径向分别开设有8个加热孔，且8个加热孔分别在压边板或凹模的圆形结构外缘均匀分布，加热孔内置加热棒。
6.根据权利要求1或者5所述的镁合金板材变压边力差温拉延方法，其特征是，所述的压边板的下表面、凹模的上表面留有测温器插孔，所述测温器插孔内内置测温传感器。
7.根据权利要求1所述的镁合金板材变压边力差温拉延方法，其特征是，所述凸模内部设置有冷却空气通道，在凸模侧面设置有测温器孔，在所述测温器孔内内置测温传感器。
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