CN102172750B - 镁合金构件阶梯温度成形方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了镁合金构件阶梯温度成形方法，其工艺路线为：均匀化处理-预成形-温成形-低温成形，其特点是：1、均匀化处理-预成形：在加热炉中进行均匀化处理，并利用坯料均匀化温度直接镦粗预成形，预成形的热温度为380±10℃；2、温成形：对预成形的镦粗坯料在模具中进行温挤压成形；温成形温度为340±10℃；3、低温整形：对温成形后的半成形毛坯在模具中再进行一次低温整形，低温整形的温度为300±10℃。它解决了镁合金高温成形性能低、低温无法成形的问题，实现了镁合金成形与强韧化的协调统一，提高了产品性能；节省能源、减少工序，利用均匀化余热直接进行随后的塑性变形，不仅缩短工序，还有效的利用了热能，降低了生产成本。

Description

镁合金构件阶梯温度成形方法
技术领域
本发明属于镁合金产品制造技术领域，主要针对镁合金高性能构件的塑性成形而提出的一种加工工艺。
背景技术
镁合金密度低，材料结构成本较铝可降低30％以上，是构件降低成本、汽车节能减排和武器轻量化的最佳选材。由于镁合金本身塑性差，使其零件的制造方法受到很大限制。如传统的成形方法，主要以铸造为主，其强度小于220MPa；普通塑性成形虽可达到350MPa，但同高强度铝合金(550MPa)相比，构件减轻重量的效果不明显；超塑性为主的镁合金零件制造方法生产效率低，且生产条件苛刻，对原材料要求高，使得塑性成形的优势(生产率高、提高材料强韧性)未能显示出来；此外某些特殊方式虽然可以获得高强度镁合金，如快速凝固、等通道挤压等，但制品体积尺寸有限，难以投入实际应用。目前成形技术不能充分发挥镁合金的潜力，不能满足重要构件对强度的要求，极大的限制镁合金的应用。
塑性变形能提高其性能，其对镁合金强化效果是铝合金的4倍，但六方晶体结构的镁合金塑性差，性能对变形参数敏感，造成复杂零件成形困难，重要零件只好采用高纯镁合金锻造成粗大毛坯机加而成，加之其塑性成形关键技术未能解决，使得锻造优质品率低、制造成本高。近年来，欧美、日本等都投入巨资来研究镁合金塑性成形关键技术，以期解决其应用的瓶颈。我国是汽车、原镁生产(占世界76％以上)大国，开发镁合金高性能零件低成本成形技术显得更为迫切和重要。
发明内容
本发明的目的是针对镁合金塑性成形所存在问题，提出一种镁合金高性能构件的塑性成形工艺，即镁合金构件阶梯温度成形方法。
并且针对国内市场化镁合金，以突破镁合金在车辆应用的关键零件和航空航天用框架类典型产品为对象，通过微观组织与宏观性能相结合、产品性能与精度相结合、实验研究与数值模拟相结合，系统研究铸态镁合金塑性变形特性，寻求提高产品性能的最佳途径，实现工艺优化和热能综合利用，降低生产成本。
为实现本发明的目的，本发明所采取的技术方案是：
镁合金构件阶梯温度成形方法，其工艺路线为：均匀化处理-预成形-温成形-低温成形，其特征在于：
(1)、均匀化处理-预成形：在加热炉中进行均匀化处理，并利用坯料均匀化温度直接镦粗预成形，预成形的热温度为380±10℃；
(2)、温成形：对预成形的镦粗坯料在模具中进行温挤压成形；温成形温度为340±10℃；
(3)、低温整形：对温成形后的半成形毛坯在模具中再进行一次低温整形，低温整形的温度为300±10℃。
其中：所述的镦粗预成形具有如下条件：
a、控速压缩变形，应变速率在(1～6)×10-1；当应变速率增大时，采用‘微间歇’压缩变形；当压缩量20％时，间歇2-3秒；
b、减少摩擦，在上下模板与镁合金坯料之间采用纸质油基石墨润滑材料，减少摩擦阻力；
c、提高工具温度，使上下模板的预热温度高于坯料20～40℃，改善坯料端面的塑性。
本发明突出的实质性特征和显著的效果是：
(1)解决镁合金高温成形性能低、低温无法成形的问题，实现了镁合金成形与强韧化的协调统一，提高了产品性能。如尺寸为的镁合金铸棒，1次变形量ε＝0.6，成形的AZ80镁合金产品抗拉强度Rm≥380MPa，超过国外同类产品20％；成形的AZ91合金抗拉强度Rm≥398MPa、A＝11％。
(2)节省能源、减少工序，利用均匀化余热直接进行随后的塑性变形，不仅缩短工序，还有效的利用了热能，降低了生产成本。
附图说明
图1是镁合金阶梯温度成形方法示意图。
具体实施方式
镁合金阶梯温度成形工艺路线为：镁合金铸棒下料-表面车削加工-均匀化处理-镦粗预成形-温成形-低温成形。
(1)原材料：国产市场化镁合金AZ31、AZ80、AZ91、ZK60等，在现有半连续铸造生产线上生产得到，铸棒尺寸范围为φ60～500。
(2)镁合金均匀化温度直接镦粗的变形条件：①控速压缩变形，应变速率在(1～6)×10-1；当应变速率增大时，采用‘微间歇’压缩变形；当压缩量20％时，间歇2-3秒；②减少摩擦：一是纸质油基石墨润滑材料，减少摩擦阻力；二是提高工具温度，使上下模板的预热温度高于坯料20～40℃，改善坯料端面的塑性。
(3）镁合金构件阶梯温度成形工艺参数(AZ80镁合金)
下料：根据成形构件毛坯的体积，锯切下料，下料毛坯的体积为成形构件体积；
均匀化处理：在中温热风循环炉中进行，加热温度为380±10℃；
预成形：利用坯料均匀化温度直接预成形，加热温度过低将导致成形力大，成形困难；温度过高材料氧化加剧、晶粒长大，同时造成能源浪费；
温成形：温成形温度为340±10℃，对预成形的坯料进行温挤压成形；
低温整形：温度为300±10℃，对温成形后的毛坯再进行一次低温整形，在保留变形的强化效果的前提下，实现构件的近净成形；
机械加工：最后通过车削等机械加工，消除部分表面缺陷，满足构件最终的形状和尺寸要求。

Claims (1)

1.一种镁合金构件阶梯温度成形方法，其工艺路线为：均匀化处理-预成形-温成形-低温成形，其特征在于：
(1)、均匀化处理-预成形：在加热炉中进行均匀化处理，并利用坯料均匀化温度直接镦粗预成形，预成形的热温度为380±10℃；
(2)、温成形：对预成形的镦粗坯料在模具中进行温挤压成形；温成形温度为340±10℃；
(3)、低温整形：对温成形后的半成形毛坯在模具中再进行一次低温整形，低温整形的温度为300±10℃； 
其中：所述的镦粗预成形具有如下条件：
a、控速压缩变形，应变速率在(1～6)×10-1；当应变速率增大时，采用‘微间歇’压缩变形；当压缩量20％时，间歇2-3秒；
b、减少摩擦，在上下模板与镁合金坯料之间采用纸质油基石墨润滑材料，减少摩擦阻力；
c、提高工具温度，使上下模板的预热温度高于坯料20～40℃，改善坯料端面的塑性。
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