CN102581193A

CN102581193A - 一种镁合金精锻成形模具及其成型工艺

Info

Publication number: CN102581193A
Application number: CN2011104224328A
Authority: CN
Inventors: 程永奇; 许仕宁; 孙友松
Original assignee: Guangdong University of Technology
Current assignee: Guangdong University of Technology
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2012-07-18

Abstract

本发明是一种镁合金精锻成形模具及其成形工艺。本发明的镁合金精锻成形模具包括有冲头、预热装置、推件块、凹模、模座、推杆、工作台，冲头安装于伺服压力机的滑块上，预热装置安装于模座内，模座固定于伺服压力机的工作台上，凹模固定在模座上，凹模与模座之间设有推杆，推杆上部设有推件块，成形工件设置在推件块与冲头之间。本发明的工序步骤如下：下料→坯料预热→伺服精锻→开模、取件。本发明采用伺服压力机实现镁合金LED散热体精锻成形，成形过程中滑块位移和速度可控，本发明有利于实现镁合金LED散热体等温精锻成形，从而提高材料力学性能、产品质量和生产效率，不仅可为镁合金精锻成形提供参考，还可拓展伺服压力机成形工艺和应用范围。

Description

一种镁合金精锻成形模具及其成型工艺

技术领域

本发明是一种镁合金精锻成形模具及其成形工艺，属于镁合金精锻成形模具及其成形工艺的改造技术。

背景技术

目前，LED散热体以采用铝合金压铸成型为主，与精锻成形相比，压铸生产存在能耗高、污染严重、制品易出现缺陷、性能较低等缺陷，因此，开发LED散热体精锻成形技术具有重要的意义。

LED散热体材料多采用铝合金，尽管铝合金导热系数大于镁合金，但从材料本身来说，影响散热体散热性能的因素除导热系数外，还与材料的比热有关，镁合金比热大于铝合金。已有实验检测表明，在结构相同的情况下，采用镁合金作为LED散热体可有效降低LED灯心温度。由于LED的光衰或其寿命直接和其结温效果，依照阿雷纽斯法则，LED结温每降低10℃寿命会延长2倍，因此开发具有优良散热性能的LED散热体对提高LED灯具寿命具有极大的意义。综合考虑各种散热结构件材料的物理性能、性价比等因素，作为最轻的金属结构材料，变形镁合金以比强度高、热导率高、易回收等优点，在LED散热体上表现出极其重要的使用价值和广阔的应用前景，成为LED散热体的理想材料之一。

为了提高散热效果，LED散热体通常采用薄壁鳍翅结构，在普通压力机上采用常规锻造成形存在难以成形、成形所需设备吨位大、工艺流程长等问题。因此，急需开发LED散热体锻造成形新技术。

伺服压力机作为新一代锻压成形设备，用大功率交流伺服电机取代普通感应电机，具有动力可控（位移、速度、扭矩）、节能、工艺适应性强等优点。与普通压力机和液压机相比，工作性能、生产效率和成形精度得到提高，不但可实现成形装备柔性化和智能化，还可提高模具寿命、生产效率和产品质量、节能环保，并可有效解决闷模问题，兼具普通压力机和液压机二者的优点。但要发挥伺服压力机的优势，必须开发与伺服压力机相匹配的成形新工艺。

采用常规锻造方式生产镁合金LED散热体存在制品难以成形、成品率低、设备吨位大等局限。这是因为，变形镁合金属应变速率敏感材料，尤其是在高温下变形速率对镁合金成形性能和成形质量有着重要影响。在普通曲柄压力机上进行镁合金成形，由于滑块运动不可控且速度很高，导致难以成形；而在液压机上成形虽然运动可控，但存在生产效率低，高温成形需特殊处理以防液压系统受到影响等问题。因此，兼具普通曲柄压力机的效率和液压机的运动特性的伺服压力机为镁合金锻造成形带来新的解决思路。同时，开发基于伺服压力机的镁合金成形新工艺，还可拓展伺服压力机应用新领域，促进伺服压力机生产和应用技术的开发。此外，开发镁合金伺服精锻工艺还可推广应用到电动螺旋压力上，也可为在普通压力机和液压机上进行镁合金精锻提供参考，同时也可为铝合金精锻成形提供借鉴。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现可镁合金LED散热体复杂锻件精密成形，缩短LED散热体成形工艺流程，显著提高镁合金锻造成形性能和制品成形质量的镁合金精锻成形模具。

本发明的另一目的在于提供一种扩展伺服压力机应用范围，降低镁合金精锻成形所需设备吨位，实现镁合金等温锻造的镁合金精锻成形模具的成型工艺。本发明能锻出具有优良散热性能的LED散热体精锻件。

本发明的技术方案是：本发明的镁合金精锻成形模具，包括有冲头、预热装置、推件块、凹模、模座、推杆、工作台，冲头安装于伺服压力机的滑块上，预热装置安装于模座内，模座固定于伺服压力机的工作台上，凹模固定在模座上，凹模与模座之间设有推杆，推杆上部设有推件块，成形工件设置在推件块与冲头之间。

上述预热装置为电热管。

上述伺服压力机为1100kN伺服机械压力机，连杆长度系数为0.09-0.12，滑块公称压力行程6mm，滑块额定行程次数30次/分。

本发明的镁合金精锻成形模具的成形工艺，包括如下步骤：

1）下料：根据锻件体积，精密切取圆柱形坯料；

2）坯料预热：将坯料置于箱式炉中，预热至300-350℃，时间10-15分钟；

3）伺服精锻：坯料放入预热至250-300℃、安装于伺服压力机的工作台上的凹模内，冲头随滑块运动，按设定速度曲线对坯料进行伺服精锻成形；

4）开模、取件：滑块回程时开模，由与推杆相连的位于工作台下方的底缸顶出工件；

5）清理：清理锻件毛刺、表面杂质。

上述锻件精锻成形后还进行下列加工：

11）CNC加工：在CNC机床上加工端面、安装孔；

12）表面处理：表面防氧化处理与发黑处理；

13）检验、包装。

上述滑块通过伺服压力机驱动实现精锻成形，滑块的运动位移和速度可控，在成形过程中滑块采用变速控制，根据滑块位移即精锻压下量调整滑块的速度，实现等温精锻。

上述滑块在空行程时快速向下，减速接近工件；开始锻造变形后，滑块的速度进一步降低，当压下量超过一半时，滑块的速度降低至20mm/s以内，锻造成形终了阶段，滑块的速度小于5mm/s；精锻变形结束后，滑块高速回程。

上述滑块的压下量为9.5 mm。

上述成形工件的壁厚最小为1mm。

本发明由于采用带预热装置的无飞边锻模，减少了坯料热量损失，提高了镁合金锻造成形性能，无需飞边清理工序，缩短了工艺流程；采用伺服压力机进行精锻，实现了变形速度可控，消除了镁合金应变速率敏感特性对成形的不利影响，可实现镁合金复杂薄壁锻件的等温精锻，有效提高了制品质量；伺服锻造还可缩短滑块空行程和回程时间，从而在锻造变形速度大大降低的情况下，生产效率得到保证；采用伺服锻造，电机可正反驱动，从而实现滑块往复运动，可有效解决在压力机上进行锻造易导致闷模的现象。本发明是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的镁合金精锻成形工艺。

附图说明

图1为本发明镁合金LED散热体精锻成形装备及模具示意图；

图2为本发明镁合金LED散热体的三维立体图；

图3为本发明精锻成形压力机滑块位移/速度与曲柄转角关系曲线。

具体实施方式

实施例：

本发明的结构示意图如图1所示，本发明的镁合金精锻成形模具，本发明的镁合金精锻成形模具，包括有冲头2、预热装置3、推件块5、凹模6、模座7、推杆8、工作台9，冲头2安装于伺服压力机的滑块1上，预热装置3安装于模座7内，模座7固定于伺服压力机的工作台9上，凹模6固定在模座7上，凹模6与模座7之间设有推杆8，推杆8上部设有推件块5，成形工件4设置在推件块5与冲头2之间。

上述预热装置3为电热管。

本发明的镁合金精锻成形模具的成形工艺，包括如下步骤：

1）下料：根据锻件体积，精密切取圆柱形坯料；

3）伺服精锻：坯料放入预热至250-300℃、安装于伺服压力机的工作台9上的凹模6内，冲头2随滑块1运动，按设定速度曲线对坯料进行伺服精锻成形；

4）开模、取件：滑块1回程时开模，由与推杆8相连的位于工作台9下方的底缸顶出工件；

5）清理：清理锻件毛刺、表面杂质。

上述锻件精锻成形后还进行下列加工：

11）CNC加工：在CNC机床上加工端面、安装孔；

12）表面处理：表面防氧化处理与发黑处理；

13）检验、包装。

上述滑块1通过伺服压力机驱动实现精锻成形，滑块1的运动位移和速度可控，在成形过程中滑块1采用变速控制，根据滑块1位移即精锻压下量调整滑块1的速度，实现等温精锻。

上述滑块1在空行程时快速向下，减速接近工件；开始锻造变形后，滑块1的速度进一步降低，当压下量超过一半时，滑块1的速度降低至20mm/s以内，锻造成形终了阶段，滑块1的速度小于5mm/s；精锻变形结束后，滑块1高速回程。

本实施例中，上述滑块1的压下量为9.5 mm。上述成形工件4的壁厚最小为1mm。

本发明的工作原理如下：

上述实施方式滑块1的位移/速度与曲柄转角关系曲线如图3所示。在匀速驱动模式下，滑块速度曲线如图3中Vu所示，在四方驱动模式下，滑块速度曲线如图3中Vs所示。在伺服驱动模式下，图2所示LED散热体精锻变形开始对应曲柄转角为154°，此时滑块速度为10mm/s，较匀速驱动模式下40mm/s的滑块速度低3倍；当压下量超过一半时，滑块速度降低至5mm/s，并逐渐降低至0即滑块到达下死点，完成精锻变形；之后，滑块高速回程。

Claims

1.一种镁合金精锻成形模具，其特征在于包括有冲头（2）、预热装置（3）、推件块（5）、凹模（6）、模座（7）、推杆（8）、工作台（9），冲头（2）安装于伺服压力机的滑块（1）上，预热装置（3）安装于模座（7）内，模座（7）固定于伺服压力机的工作台（9）上，凹模（6）固定在模座（7）上，凹模（6）与模座（7）之间设有推杆（8），推杆（8）上部设有推件块（5），成形工件（4）设置在推件块（5）与冲头（2）之间。

2.根据权利要求1所述的镁合金精锻成形模具的成形工艺，其特征在于上述预热装置（3）为电热管。

3.根据权利要求1所述的镁合金精锻成形模具，其特征在于上述伺服压力机为1100kN伺服机械压力机，连杆长度系数为0.09-0.12，滑块公称压力行程6mm，滑块额定行程次数30次/分。

4.一种根据权利要求1所述的镁合金精锻成形模具的成形工艺，其特征在于包括如下步骤：

1）下料：根据锻件体积，精密切取圆柱形坯料；

3）伺服精锻：坯料放入预热至250-300℃、安装于伺服压力机的工作台（9）上的凹模（6）内，冲头（2）随滑块（1）运动，按设定速度曲线对坯料进行伺服精锻成形；

4）开模、取件：滑块（1）回程时开模，由与推杆（8）相连的位于工作台（9）下方的底缸顶出工件；

5）清理：清理锻件毛刺、表面杂质。

5.根据权利要求4所述的镁合金精锻成形模具的成形工艺，其特征在于上述锻件精锻成形后还进行下列加工：

11）CNC加工：在CNC机床上加工端面、安装孔；

12）表面处理：表面防氧化处理与发黑处理；

13）检验、包装。

6.根据权利要求5所述的镁合金精锻成形模具的成形工艺，其特征在于上述滑块（1）通过伺服压力机驱动实现精锻成形，滑块（1）的运动位移和速度可控，在成形过程中滑块（1）采用变速控制，根据滑块（1）位移即精锻压下量调整滑块（1）的速度，实现等温精锻。

7.根据权利要求6所述的镁合金精锻成形模具的成形工艺，其特征在于上述滑块（1）在空行程时快速向下，减速接近工件；开始锻造变形后，滑块（1）的速度进一步降低，当压下量超过一半时，滑块（1）的速度降低至20mm/s以内，锻造成形终了阶段，滑块（1）的速度小于5mm/s；精锻变形结束后，滑块（1）高速回程。

8.根据权利要求5所述的镁合金精锻成形模具的成形工艺，其特征在于上述滑块（1）的压下量为9.5 mm。

9.根据权利要求5所述的镁合金精锻成形模具的成形工艺，其特征在于上述成形工件（4）的壁厚最小为1mm。