CN100391647C - 镁合金薄壳件热冲锻成形模具 - Google Patents

镁合金薄壳件热冲锻成形模具 Download PDF

Info

Publication number
CN100391647C
CN100391647C CNB2005100469388A CN200510046938A CN100391647C CN 100391647 C CN100391647 C CN 100391647C CN B2005100469388 A CNB2005100469388 A CN B2005100469388A CN 200510046938 A CN200510046938 A CN 200510046938A CN 100391647 C CN100391647 C CN 100391647C
Authority
CN
China
Prior art keywords
punch
die
magnesium alloy
hot press
thin shell
Prior art date
Application number
CNB2005100469388A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1903477A (zh
Inventor
李章刚
张士宏
徐永超
王忠堂
郑文涛
任丽梅
Original Assignee
中国科学院金属研究所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 中国科学院金属研究所 filed Critical 中国科学院金属研究所
Priority to CNB2005100469388A priority Critical patent/CN100391647C/zh
Publication of CN1903477A publication Critical patent/CN1903477A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100391647C publication Critical patent/CN100391647C/zh

Links

Abstract

本发明涉及一种镁合金薄壳件热冲锻成形方法及其专用模具,主要用于电子消费类产品的外壳生产,如MP3播放机、手机、PDA、数码相机等。其步骤:将厚度为1.5mm~6mm的镁合金坯料作为毛坯,将模具加热至200~400℃,坯料加热至250~450℃,坯料均匀涂抹上润滑剂后,放入凹模内,凸模向下运动冲锻出壳形件。该模具的凸模侧面具有凸模约束壁,分别对应薄壳件的侧壁,凸模约束壁壁厚与薄壳件侧壁厚度相同,凸模约束壁底面长度小于对应的薄壳件侧壁长度,形成可容纳多余金属的流出槽。本发明生产出的外壳具有较复杂的几何外形,可带有螺丝柱、加强筋等;壁厚薄、尺寸精度高;表面质量好、机械性能高;生产效率高、材料利用率高。

Description

^金薄壳件热冲锻成开身莫具
技术领域
本发明涉及齢金塑性加工生产技术,特别涉及一种具有较复杂几何外形(如 可带有螺丝柱、加强筋等)的^金薄壳件热冲锻成形方法及其专用模具。
背景技术
近几年来电脑、通讯产品、消费性电子等3C产品大行其道,而此类物品常 须有便携性。目前大部分便携式产品的结构材料仍以工程«为主,虽然其性能
通常可以满足便携式产品结构的需求(如:强度够、轻量、低成本、制造容易、 周边厂商配合容易等),但随着社会需求的不断发展,各种Mf效指斗在结构刚性、 散热性等已开始逐渐不能满足要求。特别^"产品材半«性要求更高,如电磁波 干扰屏蔽、可回收性等,传统塑胶材料无法满足这些需求。镁是工业中最轻的结 构金属材料,其密度仅为1.74g/cm。 ,^^金具有一些吸引人的性质:优良的 导热性、导电性及电磁屏蔽性能;高的比强度、比刚度和减震性能;优良的加工 工艺性能,如良好的铸造性能、机械加工性能,以及在f斜户气氛下有良好的焊接 性能。镁的资源丰富,在当前日益严峻的能源与环境的压力下,镁合金易于回收 和有禾盱环保等特点使其受到世人瞩目。因舰于追求轻、薄、短、小及环境保 护的高禾根产品而言,^金将是本世纪最热门的金属材料之一,有望得到长足 的发展。
目前,齢金产品主要采用压铸技术加工,但压铸仍有许多无法克服的缺点 比如生产鹏慢、优良率低、表面?L洞等。与铸造齢金相比,变形餘金在组 织上更细、成分上更均匀、内部更致密,因此变形镁合金比铸造镁合金有高强度 和高延伸率,而且塑性加工具有表面质量好、生产速度快、优良率高等优点,因 此开发镁合金塑性加工技术是目前亟待进行的工作。
常见的f齢金塑性加工方法,如冲压,无法成形较复杂的几何外形。3C产品 薄壳件内通常都带有突起的螺丝?L和加强筋等较复杂的部件,螺丝孔可用tt接 上下外壳,还可安装LCD和其它电子元件;加强筋可提高薄壳件的刚度。这些 部位则无法以冲压等方式成形。而采用热冲锻工艺进行此类薄壳件加工是一种形 之有效的方法。 发明内容本发明目的是提供一种镁合金薄壳件热冲锻成形方法及其专用模具,解决复 杂的几何外形的成形问题,可获得材料利用率高、表面质量好的餘金薄壳件。 本发明的技术方案是:
g金薄壳件热冲锻成形方法,具体工艺步骤为: (O将模具加热至200〜40(TC;
(2) 将厚为1.5mm〜6mm坯料,加热至250〜450°C;
(3) 将坯料涂上润滑剂;
(4) 将坯料放入凹模内,凸模向下运动,速度为10〜500毫勒秒。 当冲锻结束后,从模具中取出成形件,冷却后,进fi^刀边,切去多鋭部。
然后进行机加工,包括钻孔、切削等。最后进行表面处理和n^凃,完成成品的制 造。
所采用的专用模具主要包括:上f鎌、凹f幾板、退块、凹模、芯杆、凸模、 凸模固定板、下«。其中:凹纟鼓文于凹t,板上,退块和芯杆放入凹模内,用 螺钉与定位销钉将凹模和凹模垫板固定于下模fei:,凸模安装于凸模固定板,用 螺钉和定位销钉固定于上模板。模具的主要特征是:凸模具有与薄壳件的螺丝柱、 加强筋相对应的螺丝柱?L和加强筋槽,凸樹则面具有凸模约束壁,分别对应薄壳 件的侧壁,凸模约束壁壁厚与薄壳件侧壁厚度相同,凸模约束魏面长度小于对 应的薄壳件侦幢长度,形成可容纳多余金属的流出槽。
戶舰凸模约束壁底面长度约占所对应的薄壳件侦幢长度的4/5〜9/10。 所述模具安装有加热、保温装置;凹模内径向分布有加热銜L加热棒置于 加热^?L内。
本发明原理如下:
镁的晶格是密排六方晶細刚,室温下只有基面{0001}产生滑移,因此g 金常温下容易脆裂;20(TC以上时第一类角锥面(101U产生滑移,塑性大为提高; 225"以上时第二类角锥面{1012}也可能产生滑移,塑性提高更大。因此必须升高 温度,以产生新的变形机制,才足以使材料变形容易。而且在较高温度下的塑性 变形,可以发生动态再结晶,育纟细化晶粒、提高机械性能。较高?鹏下,沖锻所 需的吨位比较<臨下所需的吨创氐得多;但若材料驗高于45(TC,魏成晶粒 长大,降低机械性能。故此镁合金坯料驢需控制好, 一般在250〜45(TC。
良好的润滑剝牛,能利于镁合金材料的流动,有效降低模具磨损,降低设备 所需吨位,提高产品的表面质量。凹t莫内壁、芯杆工作表面和凸t莫工作部位需进 行抛光处理。对镁合金坯料表面进行抛光处理。在冲锻前,坯料表面要均匀涂抹
上润滑剂,润滑剂可采用液体聚四氟乙烯(PTFE)或二硫化钼或石墨。
齢金的流动性不好,比如对于職如方盒的薄壳件,顶蝰的四个角落成形 高度相对侧壁中部低得多。针对^金的流动特性,合理的设计凸模,可有效 提高四个角落的成形高度,使侦幢高度均匀,减少切边余量、节省坯料。 本发明的主要优点:
1、 本发明改进凸模几何外形,增加约束壁和流出槽,使薄壳件侧壁平整、高 度均匀、切边量少、节省坯料。
2、 本发明成形的薄壁件几何外形较»,可带有螺丝柱、加强筋等,方便上、 下外^3^接,易于安装电子产品内部的线路板和LCD等部件,提高了产品刚度, 生产的薄壳件适用于3C产品。
3、 本发明外壳壁厚薄,厚度可达到0.5〜0.8mrn, f始3C产品要求的轻、薄、 短、小的特点。
4、 本发明iM本方式成形的g金薄壳件,表面质量好,简化后续表面处理 过程。
5、 本发明在合理的工艺参数下进行加工,可得到细小的晶粒,产品的机械性 能高于其它方式成形的产品。
附图说明
图1为本发明具体实施时采用的镁合金热冲锻专用模具结构咅晒图。
图2a-b为本发明的凹模剖面图。其中,图2a为主视图;图2b为图2a的C-C
剖视图。
图3为采用本发明制造的一个典型产品图。 图4为制造图3所示产品的凸模图。
图中,l下模板;2凹fll;板;3退土央;4凹模;5芯杆;6凸模;7凸模固定
板;8上模板;9薄壳件;10螺丝柱;11加强筋;12角落;13侧壁;14加热棒 孔;15螺丝柱孔;16加强筋槽;17流出槽;18约束壁底面;19凸模约束壁。 具体实»式
下面结合附图和具体实施对本发明进行进一步的说明。
如图1和图2a-b所示,所采用的专用模具主要包括:下模板l、凹模垫板2、 退块3、凹模4、芯杆5、凸模6、凸模固定板7、上模板8。其中:凹模4放于凹 模垫板2上,退块3和芯杆5放入凹模4内,用螺钉与定位销钉将凹模4和凹模 垫板2固定于下模板1上。凸模6安装于凸模固定板7,用螺钉和定位销钉固定 于上模板8。
如图3所示,热冲锻薄壳件9内部带有4个螺丝柱10, l个加强筋ll。预成 形薄壳件为四方形,难点在于:壳内部不但要成形出螺丝柱和加强筋,而且薄壳 件四个角12难以成形。 '
取^金AZ31轧制或挤压板材(厚度为1.5mm〜6mm) —块,其面积与预 成形薄壳件底部面积相等,可刚OT放入凹模内。根据预成形薄壳件成品的皿 和体积,按体积相等原则,适当留出余量,精确计算出所需坯料的厚度。
将坯料进行表面抛光处理,然后放入加热炉中加热至250〜45(TC。在此, 下,^金的塑性好,能有效降低设备吨位,同时不会发生晶粒长大现象。
将模具预热至200〜400。C,最女ff呆持M在300。C以上。将坯料均匀涂抹润 滑剂液体聚四氟乙烯(PTPE)或二硫化钼或石墨,然后放入凹模4内,置于芯杆 5上。凹模内径向分布有12个加热銜L 14,将加热棒置于加热棒孔14内。加热 模具,可保证坯料驗在所需变^S范围内,如图2a-b所示。
凸模6开始向下运动,速度为10mm/s〜500mm/s,施加力的大小与凸模截面 积、凸,魏度和成品薄壳件的厚度相关,大约在5〜15啲厘米2。
对应预成形薄壳件9的螺丝柱10和加强筋11 ,凸模6具有螺丝柱孔15和加 强筋槽16。在凸模6作用下,能成形4个螺丝柱10和加强筋11。根据镁合金的 塑性变麟寺性,预成形薄壳件侧壁13中间的成形高度通常远高于四个角落12的 成形高度。为此,如图4所示,本发明的凸模具有4个凸模约束壁19,分别对应 预成形薄壳件的4个侧壁。如凸模约束壁19对应预成形薄壳件的侧壁13。凸模 约束壁19可限制薄壳件侦幢13中间的成形高度,有效提高四个角落12的成形高 度。如当齢金材料变形流动到凸模约束M面18处时,凸模约束壁19将限制 材料继续向上流动,而向两侧流动,流向角落,从而提高了四个角落12的成形高 度。凸模约束離面长度小于薄壳件侦幢长度,所述凸模约束魏面长度约占所 对应的薄壳件侦幢长度的4/5〜9/10。这样可形成流出槽17,多余的金属可从流 出槽17中流出。
实施例l
镁合金薄壳件热冲锻成形方法,具体工艺步骤如下:
(1) 将模具加热至20(TC;
(2) 将厚度为1.5mm板材加热至25(TC;
(3) 将坯料均匀涂抹上润滑剂液体聚四氟乙烯;
(4) 将坯料方j(A凹模内,凸模向下运动速度为500mm/s冲锻出壳形件。根 据成形件的尺寸和皿不同,对凸模施加力的大小控制在为5ton/Cm2〜15ton/Cm2。
实施例2
^金薄壳件热冲锻成形方法,具体工艺步骤如下:
(1) 将模具加热至300。C;
(2) 将厚度为3mm板材加热至350°C;
(3) 将坯料均匀涂抹上润滑剂二硫化钼;
(4) 将坯料放入凹模内,凸模向下运动速度为lOOmm/s冲锻出壳形件。根 据成形件的尺寸和微不同,对凸模施加力的大小控制在为5 ton /cm2〜15 ton /cm2。
实施例3
#^金薄壳件热冲锻成形方法,具体工艺步骤如下:
(1) 将模具加热至4ocrc;
(2) 将厚度为6mm板材加热至450°C;
(3) 将还料均匀涂抹上润滑剂石墨;
(4) 将坯料放入凹模内,凸模向下运动速度为10mm/s冲锻出壳形件。根据 成形件的尺寸和微不同,对凸,魏加力的大小控制在为5 ton/cm2〜15 ton/cm2。
当冲锻结束后,从模具中取出成形件,冷却后,进,fi刀边,切去多鋭部。 然后进行机加工,包括钻孔、切削等。最后进行表面处理和喷凃,完成成品的制 造。

Claims (4)

1、镁合金薄壳件热冲锻成形模具,包括下模板(1)、凹模垫板(2)、退块(3)、凹模(4)、芯杆(5)、凸模(6)、凸模固定板(7)、上模板(8),其中:凹模(4)放于凹模垫板(2)上,退块(3)和芯杆(5)放入凹模(4)内,凹模(4)和凹模垫板(2)固定于下模板(1)上,凸模(6)安装于凸模固定板(7),凸模(6)和凸模固定板(7)固定于上模板(8),其特征在于:凸模(6)具有与薄壳件的螺丝柱、加强筋相对应的螺丝柱孔(15)和加强筋槽(16),凸模(6)侧面具有凸模约束壁(19),分别对应薄壳件的侧壁(13),凸模约束壁(19)壁厚与薄壳件侧壁(13)厚度相同,凸模约束壁底面长度小于对应的薄壳件侧壁(13)长度,形成可容纳多余金属的流出槽(17)。
2、 1t据权利要求1戶,的^^金薄壳ft^冲锻j^^莫具,,征在于:所述 凸模约束離面长度占所对应的薄壳#«壁长度的4/5〜9/10。
3、 根据权利要求1臓的傲金薄壳鵂冲^^莫具,辦征在于:模具 安魏加热、保温體。
4、 根据权利要求1舰的傲佥薄壳條冲锻鹏親,辦征在于:臓 凹模(4)内径向分布有加热銜L (14),加热棒置于加liWL内。
CNB2005100469388A 2005-07-27 2005-07-27 镁合金薄壳件热冲锻成形模具 CN100391647C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100469388A CN100391647C (zh) 2005-07-27 2005-07-27 镁合金薄壳件热冲锻成形模具

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100469388A CN100391647C (zh) 2005-07-27 2005-07-27 镁合金薄壳件热冲锻成形模具

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1903477A CN1903477A (zh) 2007-01-31
CN100391647C true CN100391647C (zh) 2008-06-04

Family

ID=37672925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005100469388A CN100391647C (zh) 2005-07-27 2005-07-27 镁合金薄壳件热冲锻成形模具

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100391647C (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITMI20100035A1 (it) * 2010-01-15 2011-07-16 Tsa Solutions S R L Metodo ed apparecchiatura per formare pezzi in lega di magnesio.
TWI561139B (zh) * 2012-06-18 2016-12-01 Shu-Yuan Liao

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101850396B (zh) * 2009-04-01 2012-04-18 中国科学院金属研究所 具有内凸微结构的金属薄壳件两道次冲锻成形方法
TWI422443B (zh) * 2010-02-03 2014-01-11 Kuo Chen Hung 鎂扣件製造方法及其鎂扣件元件
CN102357632B (zh) * 2011-08-03 2014-04-30 合肥金海康五金机械制造有限公司 带有凸柱的a5052-h32铝合金手机外壳大变形量冷冲锻成形工艺
CN102513485B (zh) * 2011-12-06 2014-03-26 中国科学院金属研究所 镁合金薄壁件两步骤热冲锻成形方法及成形模具
CN102764841B (zh) * 2012-07-19 2014-05-14 西北工业大学 一种成形带环形内加强筋回转体薄壁件的芯模及成形方法
CN103231002B (zh) * 2013-04-19 2015-02-18 亚超特工业有限公司 锻造模具及应用于电子装置的金属外壳的成型方法
CN103736894A (zh) * 2014-01-02 2014-04-23 中南大学 镁合金阶梯型结构模锻件的等温锻造模具及其锻造工艺
CN107838351A (zh) * 2017-10-26 2018-03-27 杨晓艳 一种镁合金薄板的加工成型方法与用途
CN109127974A (zh) * 2018-10-15 2019-01-04 临沂高新区双航材料科技有限公司 一种头盔用镁锂基合金导轨的锻造方法
CN110508743B (zh) * 2019-09-02 2020-06-26 许昌中兴锻造有限公司 长杆法兰轴锻造工艺

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4803880A (en) * 1987-12-21 1989-02-14 United Technologies Corporation Hollow article forging process
CN1345641A (zh) * 2000-09-22 2002-04-24 江兴锻压工业股份有限公司 镁合金锻造成型新工艺
CN2511413Y (zh) * 2001-09-04 2002-09-18 福光企业股份有限公司 锻造部品成型机耐冲击模具
CN2805975Y (zh) * 2005-07-27 2006-08-16 中国科学院金属研究所 镁合金薄壳件热冲锻成形模具

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4803880A (en) * 1987-12-21 1989-02-14 United Technologies Corporation Hollow article forging process
CN1345641A (zh) * 2000-09-22 2002-04-24 江兴锻压工业股份有限公司 镁合金锻造成型新工艺
CN2511413Y (zh) * 2001-09-04 2002-09-18 福光企业股份有限公司 锻造部品成型机耐冲击模具
CN2805975Y (zh) * 2005-07-27 2006-08-16 中国科学院金属研究所 镁合金薄壳件热冲锻成形模具

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
镁合金在3C产品中应用现状及前景展望. 杨程,杜红星,刘晓平.铸造设备研究,第6期. 2005 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITMI20100035A1 (it) * 2010-01-15 2011-07-16 Tsa Solutions S R L Metodo ed apparecchiatura per formare pezzi in lega di magnesio.
TWI561139B (zh) * 2012-06-18 2016-12-01 Shu-Yuan Liao

Also Published As

Publication number Publication date
CN1903477A (zh) 2007-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100509352C (zh) 热成型模具
CN103008377B (zh) 一种新型的镁合金板材挤压成型方法
CN201728265U (zh) 一种空调用全铝水室切边模具
CN101767153B (zh) 一种复合成形模具
CN101670437B (zh) 一种带有随形冷却管道的模具制造方法
CN104015009B (zh) 一种手机中框、后盖的制备方法
CN101607274B (zh) 基于冷挤压工艺的汽车不对称万向节叉的制造工艺及其专用模具
CN100361762C (zh) 一种镁合金手机外壳的温热成形方法
CN101234401A (zh) 一种镁合金汽车车轮挤压成形方法及模具
CN2774673Y (zh) 一种镁合金板材温热液压成形模具工装
CN102240772B (zh) 单拐曲轴锻件成形的方法
CN104107897B (zh) 直齿圆柱金属齿轮的挤压铸造模具及其铸造方法
CN107252866B (zh) 核反应堆带多个凸出管嘴大型封头锻件整体锻造成形方法
CN103846382A (zh) 锻造模具及电子装置金属外壳
CN101332476A (zh) 一种薄壁长管形零件坯料的精密挤压成形方法及专用模具
CN103231002A (zh) 锻造模具及应用于电子装置的金属外壳的成型方法
CN2907951Y (zh) 一种镁合金手机外壳的温热成形专用模具
CN103204426B (zh) 一种模具翻转装置
CN102688966A (zh) 一种冷锻方法及金属壳体加工方法
CN204953630U (zh) 一种顶出式落料模
CN103567248B (zh) 一种内外异形表面带筋圆筒挤压成型模具
CN108220692B (zh) 一种高强度减薄拉深用铝合金板材的制备方法
CN101712115B (zh) 一种电子元件用梯度结构铜散热片的制备方法
CN100488707C (zh) 镁合金焊丝的挤压生产方法
CN101700557B (zh) 一种安装边立式锻造成形工艺

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20080604

Termination date: 20160727