CN100464890C - 一种镁合金管件的成形方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的镁合金管件的成形方法是将镁合金管坯放入模具内，使其产生超塑性弯曲，而后在管坯内导入压力介质使其产生超塑性胀形成为镁合金管件。其装置由模具、管坯密封机构、压力介质源与加热机构组成，模具由上模(1)、下模(5)构成，用于管坯的弯曲和提供胀形模腔；密封机构由密封堵头(3)、(4)和液压缸(7)、(8)组成用于管坯的密封；加热机构用于管坯的加热；压力介质源用于管坯的胀形。本发明提出的镁合金管件的成形方法与装置具有以下优点：尺寸精度高，材料利用率高，力学性能高，操作方便。

Description

一种镁合金管件的成形方法及装置

技术领域

本发明属于镁合金管的成形技术领域，主要涉及的是一种镁合金管件的成形方法及装置。

背景技术

镁合金是目前实际应用中最轻的金属结构材料之一，具有高比强度和比刚度、高阻尼减震性、高导热性、高静电屏蔽性、高机械加工性等优点，被广泛应用于航空、航天、汽车、计算机、通讯和家电等行业。但是，镁合金的塑性较差，难以直接进行塑性加工，尤其像摩托车手把管等镁合金管产品，因其形状复杂，目前还没有采用塑性方法生产。如国内摩托车手把管基本上仍是采用传统的钢管经弯曲而成，存在重量重、吸振性差等缺点。

目前，镁合金零件的成形多采用切削加工方法，生产效率低，材料利用率低；形状较复杂的零件也有采用压铸和低压铸造，但存在设备投资大，工艺控制点多，易出现裂纹、缩松、冷隔等问题，制件的质量不高；也有人尝试采用半固态成型技术，可以使性能得以提高，但同样存在设备投资大，工艺控制困难，易出现裂纹、缩松、冷隔等质量问题。

随着镁合金材料的超塑性研究日益受到重视，细晶超塑性已成为镁合金超塑性研究的主流，研究者多采用热机械处理(TMP)、粉末冶金(PM)和快速凝固(RS)等技术将镁合金晶粒细化到10μm以下，在低速率拉伸时显示超塑性。可使一些形状复杂的、难以加工的精密零件一次精确成形。但该法需要复杂的预处理工艺，使其工艺复杂，成本增加，影响其实用性。目前还没有用超塑性复合技术生产镁合金管件的。

发明内容

本发明的目的是提供一种镁合金管件的成形方法及装置。采用超塑性弯曲与胀形复合技术实现复杂管形零件的精密成形，管子截面尺寸可沿轴线方向逐渐变化；不同部位的截面形状可以改变；管子的轴线可以是曲线或直线。

本发明实现上述方法采取的技术方案是：将镁合金管坯放入模具内，在200～450℃的超塑温度下使其弯曲，而后使镁合金管坯两端密封并导入压力介质使其产生超塑性胀形直至与模具贴合。

本发明实现上述方法的装置由模具、密封机构、压力介质源及加热机构组成，模具用于管坯的弯曲和提供胀形模腔；密封机构用于管坯胀形时的密封；胀形机构可以为胀形工艺提供压力介质；加热机构为管坯的加热提供热源。

本发明方法中模具的合模速度为30～150mm/min，胀形压强为0.1～4MPa。

本发明装置的压力介质为压力油或压缩空气，压力油可以直接取自液压机的液压系统，压缩空气则可以通过在液压机的液压系统中加入液压缸和气缸，将液体压力变为压缩空气。

本发明装置中可采用3种方法对管坯进行加热：①采用模外预热炉对管坯加热；②采用镶嵌在模具中电加热机构对模具加热，再利用模具对管坯加热；③采用加热油箱使油加热，再通过液压回路使热油流过镁合金管，通过热油的循环对镁合金管坯加热。

本发明利用镁合金挤压管材的超塑性，提出超塑性弯曲与胀形复合工艺，利用挤压管坯一次成形出镁合金管件。由于管材毛坯在挤压成形过程中已有足够的塑性变形程度，其晶粒大小已可满足超塑性成形的要求，因而在合适的变形温度和速度条件下即可呈现出超塑性效应。

当变截面镁合金管的轴线为直线时，可以直接采用超塑性胀形来获得制件，而不需要弯曲工艺。

本发明提出的镁合金管件的成形方法与装置具有以下优点：

尺寸精度高：采用超塑性成形工艺，制件的形状由模具的形状来保证，尺寸精度较高。

材料利用率高：管件的形状是通过超塑性变形形成的，基本上没有废料，材料利用率显著提高。

力学性能高：超塑成形后，管材组织均匀，晶粒细化，具有较好的综合力学性能。

操作方便：本发明装置可自动完成超塑性弯曲与胀形工作，操作方便。

附图说明

附图1为本发明超塑性气压胀胀形模具结构示意图。

附图2为本发明超塑性液压胀胀形模具结构示意图。

图中：1、上模，2、镁合金管坯，3、4、密封堵头，5、下模，6、电加热管，7、8、10、液压缸，9、气缸，11、12、换向阀，13、低压双向液压泵，14、加热油箱。

具体实施方式

本发明实施例中所述的镁合金管坯为圆形挤压管状毛坯，利用超塑性弯曲与超塑性胀形复合工艺，实现变截面弯管的精密成形。成形时，将毛坯放入模具，模具合模，使管坯在超塑性状态下产生弯曲，而后使管坯在密封状态下导入压力介质，使其按一定速度产生胀形，直到与模具贴合而成形。本发明提供的成形方法与装置可以在普通液压机上使用。

结合附图，对本发明的实施例作进一步详细说明。

实施例1：

如附图1所示，本实施例提供了一种镁合金管件的超塑性成形工艺和装置。该装置由模具、管坯密封机构、压力介质源与加热机构组成。模具由上模1和下模5构成，用于管坯的弯曲和提供胀形模腔；密封机构由设置在上下模合模部位两边密封堵头3、4(有进气孔)和液压缸7、8组成，用于管坯的密封；压力介质为压缩空气，由气缸9和液压缸10组成的供气装置提供；加热机构由置于上模1和下模5内部的电加热管6构成。

本实施例提供成形工艺过程为：将31B镁合金管坯2加热到超塑性温度415℃，放入具有同样温度的模具内，上模1以30～150mm/min的速度下行合模，使镁合金管坯2产生弯曲并固定镁合金管坯2的两端；液压缸7、8前行，带动密封堵头3、4分别进入镁合金管坯2的两端孔内将其封闭；液压缸10前行，使气缸9中的空气腔受压缩，气体通过管路经密封堵头4上的气孔进入镁合金管坯2的内孔(也可以直接采用压缩空气)，使其压力上升，产生超塑性胀形并与模腔贴合，胀形压强为0.1～4MPa；上模1回程，完成一个管件的胀形过程。上述各动作分步进行，由于液压缸7、8、10动作的需油量较少，因此，其油压可直接取自液压机的液压系统，结构比较简单。

实施例2：

如附图2所示，本实施例提供了一种镁合金管件的超塑性成形工艺和装置。该装置由模具、管坯密封机构、压力介质源与加热机构组成。模具由上模1和下模5构成，用于管坯的弯曲和提供胀形模腔；密封机构由设置在上下模合模部位两边密封堵头3、4和液压缸7、8组成，用于管坯的密封；压力介质为压力油，直接取自液压机的供油系统，由换向阀12控制；加热机构由低压双向泵13、加热油箱14等系统组成。

本实施例提供成形工艺过程为：将AK60镁合金管坯2放入模具中，液压缸7、8前行带动密封堵头3、4进入镁合金管坯2的两端将其封闭，低压双向泵13正转，高温油从加热油箱14中抽出，经密封堵头4上的油孔进入镁合金管坯2内并从另一密封堵头3上的油孔回流到加热油箱14中，通过热油的循环将镁合金管坯2加热到超塑性温度200～450℃，本实施例的超塑性温度是220℃。上模1以30～150mm/min的速度下行合模，使镁合金管坯2产生弯曲，同时保证管坯2两端的密封；低压双向液压泵13停止工作，换向阀11、12换位，使管坯的左端封闭，压力机液压系统中的压力油从管坯2的右端进入使管内油压上升，从而使管坯产生超塑性胀形并与模腔贴合，胀形压强为0.1～4MPa。换向阀11、12复位，管内的油压解除，低压双向液压泵13反转，将管内的热油抽回油箱，液压缸7、8后退，密封堵头3、4脱离管件，上模1回程，完成一个复杂管件的复合胀形过程。

Claims (4)

1、一种镁合金管件的成形方法，其特征在于：采用一套成形模具，成形时先将镁合金直管坯放入模具的模腔内，上模以30～150mm/min的速度下行合模，使管坯在超塑性温度下产生弯曲并使管坯的两端固定；而后对管坯进行密封，再在管坯内导入压力介质使其在0.1～4MPa的压强下产生超塑性胀形，从而实现镁合金管件的弯曲和胀形一次复合成形。

2、根据权利要求1所述的镁合金管件的成形方法，其特征在于：所述的压力介质为压缩空气或压力油，采用压力油时通过压力油对坯料进行加热。

3、一种实现权利要求1所述镁合金管件成形方法的装置，由一套模具、管坯密封机构、压力介质源与加热机构组成，其特征在于：模具由上模(1)、下模(5)构成，同时为管坯的弯曲和胀形提供模腔；密封机构由密封堵头(3、4)和液压缸(7、8)组成，上模(1)下行与下模(5)合模，实现管坯的弯曲，并使管坯的两端固定，再由液压缸(7、8)驱动密封堵头(3、4)前进，对管坯进行密封，然后在管坯内导入压力介质，使其胀形。

4、根据权利要求3所述的装置，其特征在于：采用的压力介质和加热介质同为热油，由设置在模具外的加热油箱(14)提供，热油通过油路进入管坯(2)内使其加热，而后换向阀(11、12)换向，使油压增大，用于胀形。

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