CN102758110A

CN102758110A - 一种镁合金led灯管型材及其挤压成型工艺

Info

Publication number: CN102758110A
Application number: CN2012102355235A
Authority: CN
Inventors: 丁汉林; 魏峰; 严峻; 陈伟
Original assignee: WUXI FUMEI LIGHT ALLOY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: WUXI FUMEI LIGHT ALLOY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2032-07-09
Also published as: CN102758110B

Abstract

本发明公开了一种镁合金LED灯管型材及其挤压成型工艺，其包括以下步骤：（1）,根据成分配比要求，熔制镁合金原料，（2）,将熔制得到的镁合金原料制成镁合金铸棒；（3），将镁合金铸棒加热至400℃保温6h进行均匀化处理后随炉缓冷至室温；（4）,将均匀化处理后的镁合金铸棒加热至350℃保温2h，再缓慢加热至410℃保温2h后，降温至380℃保温1h，同时将挤压模具加热至400℃保温；（5）,最后取出挤压模具装配至挤压机，并将镁合金铸棒装填至挤压模具的挤压筒进行挤压成型，挤压成型得到镁合金LED灯管型材。上述镁合金LED灯管型材及其挤压成型工艺在保证尺寸精度符合设计要求的前提下，具有提高其生产效率和成材率、降低其加工成本的优点。

Description

一种镁合金LED灯管型材及其挤压成型工艺

技术领域

本发明属于LED灯管制造技术领域，具体涉及一种镁合金LED灯管型材及其挤压成型工艺。

背景技术

与目前市场上占有率极高的白炽灯、荧光灯或钠灯相比，LED灯具具有耗电量小、发光效率高、响应启动快、寿命长等诸多特点，已成为一种节能减排的新光源。据测算，目前中国的照明用电约占全社会用电量的12%，若采用高效节能的LED替代白炽灯，节能减排潜力巨大。因此，国家发改委明确提出，到2016年，中国将彻底淘汰白炽灯泡。尤为重要的是，LED灯具不含水银，对环境不会造成污染，且不会有频闪现象，是典型的绿色照明光源。

然而，目前LED灯的使用寿命与其理论寿命差距很大，其主要是因为目前LED的发光效率仅能达到10%～20%，其余近90%的能量转化为热能。同时随着功率型LED的发展，芯片热流密度越来越大，如果芯片产生的热量未能及时散出，将导致PN结温度升高，进而导致LED灯具的发光效率及电路零组件使用寿命加速衰减。尤其是对于由多个LED密集排列组成的照明系统光源，其散热性的要求越来越高。

LED灯具的散热主要是将热量传到外壳，然后依靠外壳与周围介质（如空气）进行热交换完成的。可见，选择合适的金属外壳或是散热器配件是LED灯具设计中的关键之一。目前，LED灯具外壳多采用铝合金或有机材料制作而成。与铝合金相比，镁合金密度相对较小、比热容相对较大，当体积与形状相同的镁合金和铝合金吸收相同热量时，镁合金温度变化约为铝合金的1/3；且镁合金的导热系数约为铝合金的1/2，当相同体积与形状的镁合金和铝合金材料同时接收热源产生的热量时，镁合金材料的近热源点和远热源点之间的温度差将大于铝合金材料的温度差，因此当镁合金材料与外界空气进行热交换（尤其是通过扩散对流方式）时，其散热效率相对较高、散热所需时间亦会明显缩短。因此，若采用镁合金型材制作LED灯管外壳，将大大提高LED灯管的散热效果。

此外，镁合金是目前可工业化应用的最轻的金属材料，与LED体积小的特点相结合，可显著减轻灯具质量，在降低运输、安装成本的同时，也为拓宽其使用范围提供更大空间。镁合金还具有良好的电磁屏蔽性和防辐射性能，可有效降低LED灯具出现漏光时对人体造成的不必要的伤害。

从设计的角度来说，根据LED用途上的差异，LED灯具的金属外壳亦有所不同。其中，直管形灯具的金属外壳通常采用挤压成型的方法制作而成。为了增强其散热效果，LED直形灯管外壳多设计为具有复杂截面的薄壁管。与常用金属钢和铝合金相比，镁合金的塑性成形性能相对较差，镁合金管材的挤压成型和连续生产较为困难，尤其是复杂截面或薄壁件，其尺寸精度和尺寸稳定性难以保证，因此具有复杂截面或薄壁件镁合金管材的生产效率和成材率均较低，加工成本较高。

因此，目前市场上实有必要开发一种生产效率高、成材率均较高以及成本相对较低的镁合金LED灯管型材及其挤压成型工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镁合金LED灯管型材及其挤压成型工艺，其可实现复杂截面的薄壁镁合金LED灯管型材的工业化连续生产，在保证尺寸精度符合设计要求的前提下，具有提高其生产效率和成材率、降低其加工成本特点，以解决现有技术中LED灯管在加工中存在的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种镁合金LED灯管型材，其原料成分配比为：Al:2.8～3.2wt.%，Zn:0.8～1.1wt.%，Mn:0.25～0.35wt.%，Si≤0.02wt.%，Fe≤0.003wt.%，余量为Mg及不可去除杂质。

一种镁合金LED灯管型材挤压成型工艺，其包括以下步骤：

1，熔制原料：根据成分配比要求，熔制镁合金原料，原料成分为：Al:2.8～3.2wt.%，Zn:0.8～1.1wt.%，Mn:0.25～0.35wt.%，Si≤0.02wt.%，Fe≤0.003wt.%，余量为Mg及不可去除杂质；

2，制成铸棒：将步骤1熔制得到的镁合金原料制成镁合金铸棒；

3，均匀化处理：将步骤2制成的镁合金铸棒加热至400℃保温6h进行均匀化处理后随炉缓冷至室温；

4，挤压前处理：将步骤3均匀化处理后的镁合金铸棒加热至325℃～375℃保温2h，再缓慢加热至395℃～425℃保温2h后，降温至360℃～400℃保温1h，同时将挤压模具加热至380℃～420℃保温；

5，挤压成型：将步骤4得到的挤压模具取出装配至挤压机，并将镁合金铸棒装填至挤压模具的挤压筒进行挤压成型，挤压成型得到镁合金LED灯管型材。

特别地，所述步骤5挤压成型后直接利用LED灯管型材的余温对得到的镁合金LED灯管型材进行矫直。

特别地，所述步骤5中的挤压速率为5～6m/min，挤压力为120～160MPa。

特别地，所述步骤2中的镁合金铸棒采用半连续铸造或手浇铸造的任一种方式制成。

特别地，所述步骤2中制成镁合金铸棒的直径为60～100mm。

特别地，所述步骤3中将镁合金铸棒加热至400℃保温6h进行均匀化处理。

特别地，所述步骤4的挤压前处理工序中将镁合金铸棒加热至350℃保温2h，再缓慢加热至410℃保温2h后，降温至380℃保温1h，同时将挤压模具加热至400℃保温。

本发明所述的镁合金LED灯管型材挤压成型工艺的步骤（5）中，根据LED灯管型材截面和挤压比的不同，合理选择和控制挤压速率，以确保镁锭在挤压筒内的平稳流动。本发明所述的镁合金LED灯管型材挤压成型工艺中，通过改进镁合金铸棒挤压前的热处理工艺，并与适合的挤压工艺相配合，使镁合金在挤压变形中保持良好的流动性，可实现复杂截面的镁合金LED灯管型材的工业化连续生产，LED灯管型材壁厚可达0.3mm～1.0mm，长度可达20m，直线度可控制在0.5mm/6m，保证了LED灯管的后续自动装配，灯管长度可根据实际需要分段截取不同长度。

本发明的有益效果为，与现有技术相比所述镁合金LED灯管型材及其挤压成型工艺具有以下优点：

（1）本发明的镁合金成分设计上均采用常规合金元素，并无稀土元素或其它贵重金属添加，其原材料成本较低。该成分范围内镁合金中温变形性能良好，变形抗力小，可保证镁合金LED灯管型材的连续挤压生产。

（2）本发明中所述及的挤压前铸棒的热处理工艺，和与之对应的挤压工艺相配合，可实现复杂截面的薄壁镁合金LED灯管型材的生产制备。与目前市场上镁合金薄壁管挤压材相比，本发明制备的镁合金LED灯管型材无需进行额外的尺寸修正即可达到设计要求。

（3）本发明所述及的挤压成型工艺可使挤压速率达到5m/min～6m/min，大大提高了产品的生产效率、有效降低了生产成本，且可保证较高的成材率和良好的表面质量。

附图说明

图1是本发明采用具体实施方式1制备的镁合金LED灯管型材的截面结构示意图；

图2是本发明采用具体实施方式2制备的镁合金LED灯管型材的截面结构示意图；

图3是本发明采用具体实施方式3制备的镁合金LED灯管型材的截面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例一：

一种镁合金LED灯管型材挤压成型工艺，其包括以下步骤：

步骤1：采用镁合金铸锭的常规工业制备方法熔制直径为70mm的铸棒，合金成分为：Al:2.8wt.%，Zn:1.0wt.%，Mn:0.27wt.%，Si≤0.02wt.%，Fe≤0.003wt.%，余量为Mg及不可去除杂质。

步骤2：将镁合金铸棒表面机加工至直径65mm后，采用箱式电阻炉将铸棒加热至400℃保温6h均匀化处理后缓冷至室温备用。

步骤3：将预处理后的铸棒加热至350℃保温2h，再缓慢升温至400℃保温2h后，降温至380℃保温1h，同时将LED专用挤压模具置于恒温系统中加热至400℃保温。

步骤4：将铸棒取出后迅速装填至挤压筒进行热挤压成形，控制铸棒表面温度为360℃以上，挤压速率约为6m/min，挤压力为120MPa～130MPa，即可获得高尺寸精度的镁合金LED灯管挤压型材，挤压型材长度20m，利用型材余温进行矫直后，截取所需长度1.2m。如图1所示，LED灯管壁厚最薄处小于0.72mm。

实施例二：

一种镁合金LED灯管型材挤压成型工艺，其包括以下步骤：

步骤1：采用镁合金铸锭的常规工业制备方法熔制直径为100mm的铸棒，合金成分为：Al:3.0wt.%，Zn:0.9wt.%，Mn:0.27wt.%，Si≤0.02wt.%，Fe≤0.003wt.%，余量为Mg及不可去除杂质。

步骤2：将镁合金铸棒表面机加工至直径95mm后，采用箱式电阻炉将铸棒加热至400°C保温6h均匀化处理后缓冷至室温备用。

步骤3：将预处理后的铸棒加热至350°C保温2h，再缓慢升温至400°C保温2h后，降温至380°C保温1h，同时将LED专用挤压模具置于恒温系统中加热至400°C保温。

步骤4：将铸棒取出后迅速装填至挤压筒进行热挤压成形，控制铸棒表面温度为360°C以上，挤压速率约为6m/min，挤压力为150MPa～160MPa，即可获得高尺寸精度的镁合金LED灯管挤压型材，挤压型材长度约13m，利用型材余温进行矫直后，截取所需长度1.5m。如图2所示，LED灯管的最薄处壁厚为0.6mm。

实施例三：

一种镁合金LED灯管型材挤压成型工艺，其包括以下步骤：

步骤1：采用镁合金铸锭的常规工业制备方法熔制直径为70mm的铸棒，合金成分为：Al:2.8wt.%，Zn:1.1wt.%，Mn:0.30wt.%，Si≤0.02wt.%，Fe≤0.003wt.%，余量为Mg及不可去除杂质。

步骤2：将镁合金铸棒表面机加工至直径65mm后，采用箱式电阻炉将铸棒加热至400°C保温6h均匀化处理后缓冷至室温备用。

步骤4：将铸棒取出后迅速装填至挤压筒进行热挤压成形，控制铸棒表面温度为360°C以上，挤压速率约为5m/min，挤压力为125MPa～135MPa，即可获得高尺寸精度的镁合金LED灯管挤压型材，挤压型材长度约18m，利用型材余温进行矫直后，截取所需长度0.8m。如图3所示，LED灯管壁厚1mm。

以上实施例只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述事例限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种镁合金LED灯管型材，其特征在于：其原料成分配比为：Al:2.8～3.2wt.%，Zn:0.8～1.1wt.%，Mn:0.25～0.35wt.%，Si≤0.02wt.%，Fe≤0.003wt.%，余量为Mg及不可去除杂质。

2.一种镁合金LED灯管型材挤压成型工艺，其特征在于：其包括以下步骤：

（1），熔制原料：根据成分配比要求，熔制镁合金原料，原料成分为：Al:2.8～3.2wt.%，Zn:0.8～1.1wt.%，Mn:0.25～0.35wt.%，Si≤0.02wt.%，Fe≤0.003wt.%，余量为Mg及不可去除杂质；

（2），制成铸棒：将步骤1熔制得到的镁合金原料制成镁合金铸棒；

（3），均匀化处理：将步骤2制成的镁合金铸棒加热至375℃～425℃保温6h进行均匀化处理后随炉缓冷至室温；

（4），挤压前处理：将步骤3均匀化处理后的镁合金铸棒加热至325℃～375℃保温2h，再缓慢加热至395℃～425℃保温2h后，降温至360℃～400℃保温1h，同时将挤压模具加热至380℃～420℃保温；

（5），挤压成型：将步骤4得到的镁合金铸棒装填至挤压模具的挤压筒进行挤压成型，挤压成型得到镁合金LED灯管型材。

3.根据权利要求2所述的镁合金LED灯管型材挤压成型工艺，其特征在于，所述步骤5挤压成型后直接利用LED灯管型材的余温对得到的镁合金LED灯管型材进行矫直。

4.根据权利要求2或3任一项所述的镁合金LED灯管型材挤压成型工艺，其特征在于，所述步骤5中的挤压速率为5～6m/min，挤压力为120～160MPa。

5.根据权利要求2所述的镁合金LED灯管型材挤压成型工艺，其特征在于，所述步骤2中的镁合金铸棒采用半连续铸造或手浇铸造的任一种方式制成。

6.根据权利要求2或5任一项所述的镁合金LED灯管型材挤压成型工艺，其特征在于，所述步骤2中制成镁合金铸棒的直径为60～100mm。

7.根据权利要求2所述的镁合金LED灯管型材挤压成型工艺，其特征在于，所述步骤3中将镁合金铸棒加热至400℃保温6h进行均匀化处理。

8.根据权利要求2所述的镁合金LED灯管型材挤压成型工艺，其特征在于，所述步骤4的挤压前处理工序中将镁合金铸棒加热至350℃保温2h，再缓慢加热至410℃保温2h后，降温至380℃保温1h，同时将挤压模具加热至400℃保温。