CN102500635B - 镁合金加热成形工艺及镁合金加热送料通道 - Google Patents

Abstract

一种镁合金加热成形工艺，包括以下步骤：步骤1.通过料斗与滑道将镁合金坯料均匀的送至加热通道的进料口；步骤2.镁合金坯料进入加热送料通道，通过加热送料通道的加热并传送至通道出料口，镁合金坯料已达成形工艺所需的温度；步骤3.镁合金坯料从加热送料通道的出料口直接传送进入成形模具施行加工成形。本发明依据镁合金的特性，设计了低能耗的镁合金加热成形工艺，并设计了与之相配套的镁合金加热送料通道，有效地解决了镁合金热成形工艺中加热效率低、生产效率低等问题，在保证生产效率的前提下提高了能量的利用率，对以塑性成形方法生产镁合金产品有重要参考价值，具有较好的工程适用价值。

Description

镁合金加热成形工艺及镁合金加热送料通道

技术领域

本发明涉及镁合金成形加工领域，尤其是一种镁合金加热成形工艺及镁合金加热送料装置。

背景技术

镁合金具有密度小、比强度和比刚度、电磁屏蔽好以及易于再生等一系列的优点，是目前当作结构材料使用的最轻的金属。随着汽车、航空、电子及运输等工业轻量化的发展要求，镁合金的应用范围越来越广。

由于镁合金材料的开发应用起步较晚，缺少系统的深入研究和大规模的生产与应用的长期积累，技术水平仍不高，还有很多理论和技术问题未解决，如今国防军事、航天航空用高性能镁合金材料仍依靠进口，民用产品尚未进行大力开发，因此，研究和开发性能优良、规格各样的镁合金材料显得十分重要，特别是基础理论研究、塑性变形加工技术尚待加强和提高，是今后需要集中解决的技术问题。目前，镁合金应用较多的是铸造成形，而工业上应用较为成熟的是压铸成形，其主要工艺过程是：将镁合金在专用的熔化处理炉中熔化成金属液，再通过全封闭式定量注料保温熔炉，将镁合金液定量注入到压射装置的压室后直接压铸成型。虽然镁合金具有优异的压铸性能，但其设备成本高、原料和能源消耗多、铸型寿命较短、铸件综合力学性能较差，且因镁遇水剧烈反应，在高温下还可能爆炸，所以对其安全性要求相当高。我们一般都将压铸件称为“结构件”，许多功能上有要求，被称为“功能件”所用的地方，如有高强度、延伸率高(不脆)、耐高温、表面着色、耐冲击韧性要求等场合的，压铸合金基本就不能用了。通过文献资料《镁合金》、《镁合金及应用》等所述的“我国是镁资源大国，菱镁矿储量居世界首位，而镁是密排六方结构，室温下塑性差，很难进行塑性成形，使镁产业得不到发展”。

镁合金的塑性成形需要加热到适当的温度，即热塑性成形。加热方式可分模外加热和模内加热。模外加热，生产效率高，但坯料加热后需经过一定距离的传送才能进入模具进行塑性成形，坯料传送过程中热量耗损率高。模内加热，坯料在模内升温需占用时间，延长了成形周期，虽然能量利用率高，但生产效率低。

AZ21B是一种新型材料，目前国内对其反挤压成形工艺方案的研究还是一片空白。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热能利用率高、生产效率亦高的镁合金加热成形工艺方案，同时提供与此工艺方案配套的镁合金坯料加热送料通道。

为解决上述技术问题，本发明提供一种镁合金加热成形工艺，包括以下步骤：

步骤1.将镁合金坯料均匀的送至加热通道的进料口；

步骤2.镁合金坯料进入加热通道，通过加热送料通道的加热并传送至通道出料口，镁合金坯料已达成形工艺所需的温度；

步骤3.镁合金坯料从加热通道的出料口直接传送进入成形模具施行加工成形。

其中，所述加热通道设置于成形模具旁侧并与成型模具联接。

其中，步骤2中对坯料的加热是采取连续升温加热，坯料由室温连续上升至成形工艺温度。

其中，步骤3中所述的加热通道带有保温装置，具备保温性能。

其中，所述加热通道包括加热通道、传动单元、加热单元及导热介质；加热通道内设有腔体，腔体内填充有导热介质，加热通道两端分别设有进料口和出料口；传动单元和加热单元设置于加热通道中，传动单元负责将坯料从进料口运送至出料口；加热单元由加热元件及温控元件组成，加热元件对腔体内的导热介质进行加热，导热介质进一步对通过加热通道的镁合金坯料进行加热。

其中，所述传动单元为链板传动，包括传动辊、传动链和链板，传动链在传动辊上传动，传动链带动链板传动，链板带动其上的坯料从进料口传送至出料口。

其中，所述加热通道外设置有保温层，对加热通道进行保温。

为实现该工艺，进一步提供一种镁合金加热送料通道，包括加热通道、传动单元、加热单元及导热介质；加热通道内设有腔体，腔体内填充有导热介质，加热通道两端分别设有进料口和出料口；传动单元和加热单元设置于加热通道中，传动单元负责将坯料从进料口运送至出料口；加热单元由加热元件及温控元件组成，加热元件对腔体内的导热介质进行加热，导热介质进一步对通过加热通道的镁合金坯料进行加热。

作为本发明中温控元件的优选方案，本发明改进有，所述温控元件为热电偶。

作为本发明中加热元件的优选方案，本发明改进有，所述加热元件为电热管。

作为本发明中导热介质的优选方案，本发明改进有，所述导热介质为导热油。

为使镁合金坯料有序的进入送料通道，本发明改进有，所述料斗为振动式料斗。

本发明的有益效果：本发明依据镁合金的特性，设计了加热效率良好的镁合金加热成形工艺，并设计了与之相配套的镁合金加热送料通道和镁合金成形模具，在保证生产效率的同时有效的利用热能，有效的解决了镁合金热成形工艺中加热效率、生产效率等问题，保证生产效率的前提下提高能量的利用率，对以塑性成形方法生产镁合金产品有重要参考价值，具有较好的工程适用价值。

附图说明

附图1为本发明的镁合金加热成形工艺流程图。

附图2为本发明的镁合金加热送料通道的剖视图。

附图3为本发明的镁合金加热送料通道的俯视图。

标号说明：

1——振动式料斗；

2——滑道；

3——加热通道；

31——加热元件

32——导热介质

33——温控元件

41——传动辊；

42——传动链；

43——链板；

44——链板上孔眼；

5——成形模具；

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

本发明提供一种镁合金加热成形工艺，包括以下步骤：

步骤1.通过振动式料斗1将镁合金坯料定向排列并经由滑道2均匀地送至加热通道3的进料口；步骤2.镁合金坯料自动进入加热通道3，由加热通道3中的加热元件31通过导热介质32对镁合金坯料进行加热，同时，由传动单元将镁合金坯料传送至通道的出料口；步骤3.将镁合金坯料直接送入成形模具施行成形加工。

本实施例中，步骤2中对坯料的加热是采取连续升温加热，坯料由室温连续上升至成形工艺温度。

本实施例中，步骤3中所述的加热通道具备保温性能。

其中，所述步骤2中的加热采用加热通道3、传动单元、加热单元及导热介质32；加热通道内设有腔体，腔体内填充有导热介质，加热通道两端分别设有进料口和出料口；传动单元和加热单元设置于加热通道3中，传动单元负责将坯料从进料口运送至出料口；加热单元由加热元件31及温控元件33组成，加热元件31对腔体内的导热介质32进行加热，导热介质32进一步对通过加热通道的镁合金坯料进行加热。

其中，所述传动单元为链板传动，包括传动辊41、传动链42和链板43，传动链42在传动辊上41传动，传动链42带动链板43传动，链板43带动其上的坯料从进料口传送至出料口，链板上设置有便于导热介质通过的链板上孔眼44。

其中，所述通道体外设置有保温层45，对加热通道3进行保温。

在实施例中，本发明提供一种镁合金成形装置，包括镁合金的成形模具5、振动式料斗1和镁合金加热送料通道，镁合金加热送料通道的出料口端与成形模具5相连，进料口端通过滑道2与振动式料斗1相连。

将镁合金的坯料放进振动式料斗1，经过振动式料斗1的定向与分配机构可以使镁合金坯料按一定方向有序地进入倾斜设置的滑道2，续而送入镁合金加热送料通道加热并传送。当镁合金坯料到达镁合金加热通道出料口时刚好达到成形工艺所需的温度。

本发明提供的镁合金加热通道，用于加热并传送镁合金坯料，由加热通道3、传动单元、加热单元及导热介质32组成；加热通道3内设有腔形，腔内填充有导热介质32，加热通道3两端分别设有进料口和出料口；传动单元和加热单元设置于加热通道中，传动单元负责将坯料从进料口运送至出料口；加热单元由加热元件31及温控元件33组成，加热元件31对腔内的导热介质32进行加热，导热介质32进一步对通过加热通道3的镁合金坯料进行加热，同时起保护镁合金坯料的作用，温控元件33对导热介质32进行温度监测并通过系统控制加热节奏。

位于加热通道3内的导热介质被加热元件31加热，达到一定的温度，所需温度由温控元件33进行检测、控制，导热介质32可以在腔内循环流动，并对镁合金坯料进行热传递；加热通道3设有保温材料隔层；镁合金坯料传送通过加热通道，便可同时得到加热升温。

在保证生产效率的同时有效的利用热能，有效的解决了镁合金热成形工艺中加热效率、生产效率等问题，对以塑性成形方法生产镁合金产品有重要参考价值，具有较好的工程适用价值。

本实施例中我们用AZ21B镁合金作为实验对象。

实验中，所用坯料质量为1.4g，挤压成形圆筒件，坯料初始温度约为20℃(室温)，挤压温度320℃±15℃，坯料在330℃介质中升温所需时间为14秒，使用的压力机行程速度为60次/min，所以送料频率为1个/s，加热送料通道长度大于200mm即可实现压力机每分钟60次的连续冲压。同样的圆筒件，如果采用模内加热，每分钟最多只能冲4个件，生产效率相当低，是本发明生产效率的1/15。

其中，所述温控元件33为热电偶，采用镍镉-铜镍热电偶装配简单，更换方便，而且抗震性能好，机械强度高，耐压性能好，而且测量范围大，当然温控元件33还可能是热敏电阻、温度计等其他实现对温度的感应及反馈设备，都是本发明的等同替代方案。

其中，所述加热元件31为电热管，采用的是HELTOS工业管形电加热器，选用电热管对导热介质进行加热，加温稳定，机构简单，当然加热元件31可以是多种，本发明强调的是可以实现加热效果的带有加热功能的设备，其他如陶瓷加热器，电磁加热，电阻丝加热等都是本发明的等效替换方案。

其中，所述导热介质32为导热油，导热油是以芬香族化合物为主的混合物，可以有效对镁合金进行热传递，本发明强调的是导热的介质，其他导热介质也为本发明的的等效替代方案。

本实施例中，所述料斗为振动式料斗。

本实施例中，所述成形模具为挤压模、拉深模或其他成型模具。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种镁合金加热成形工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.将镁合金坯料均匀的送至加热通道的进料口，所述加热通道内设有腔体，所述腔体内填充有导热介质，加热通道的通道体外设有保温层；

步骤2.镁合金坯料进入加热通道，通过加热送料通道的加热并传送至通道出料口，镁合金坯料已达成形工艺所需的温度；

步骤3.镁合金坯料从加热通道的出料口直接传送进入成形模具加工成形；

步骤2中对坯料的加热是采取连续升温加热，坯料由室温连续上升至成形工艺温度，所述导热介质为导热油。

2.根据权利要求1所述的镁合金加热成形工艺，其特征在于，所述加热通道设置于成形模具旁侧并与成型模具联接。

3.一种镁合金加热送料通道，其特征在于，包括加热通道、传动单元、加热单元及导热介质，所述加热通道设置于料斗与成形模具之间，用于连接料斗与成形模具，将料斗输出的坯料运送至成形模具成形加工；加热通道内设有腔体，腔体内填充有导热介质，加热通道两端分别设有进料口和出料口；传动单元和加热单元设置于加热通道中，传动单元负责将坯料从进料口运送至出料口；加热单元由加热元件及温控元件组成，加热元件对腔体内的导热介质进行加热，导热介质进一步对通过加热通道的镁合金坯料进行加热，温控元件对导热介质进行温度监测，所述导热介质为导热油。

4.根据权利要求3所述的镁合金加热送料通道，其特征在于，所述传动单元为链板传动，包括传动辊、传动链和链板，传动链在传动辊上传动，传动链带动链板传动，链板带动其上的坯料从进料口传送至出料口。

5.根据权利要求3所述的镁合金加热送料通道，其特征在于，所述通道体外设置有保温层，对加热通道进行保温。

6.根据权利要求3所述的镁合金加热送料通道，其特征在于，所述温控元件为热电偶。

7.根据权利要求3所述的镁合金加热送料通道，其特征在于，所述加热元件为电热管。