CN102886659A - 一种大口径镁合金管件的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大口径镁合金管件的制备方法，将经过原材料检验合格的镁合金原材料板放在自动水下等离子、火焰切割机的切割槽上，根据下料尺寸表加工成标准镁合金板坯；均匀涂抹润滑剂后，将处理后的管坯装入液压机上的特定模具里，按下按钮，开始压制，不要一次压制完成，分3～5次，逐步加压，直至合模。开模，取下板坯，打磨Y型坡口，进行焊前处理，组装，定位，然后使用氩弧焊机进行手工钨极惰性气体氩弧焊接连接，最后进行焊后打磨、探伤等处理。制备出大口径镁合金管件。产品质量符合要求，制作工艺简便，节约了成本，提高了镁合金结构件的尺寸，扩大了镁合金管件的应用领域。

Description

一种大口径镁合金管件的制备方法

技术领域

本发明涉及一种管件的制备方法，具体地说是一种优质大口径镁合金管件的制备方法。

背景技术

由于环保和节能方面的压力， 在许多领域， 传统钢铁材料已逐渐被各种综合性能更为优良的新型材料所替代。镁合金由于具有比重轻、比强度高、弹性模量低、抗振力强、回收性能好、无污染和资源丰富、抗震和防辐射等一系列优点格外引人注目。镁合金是目前应用最广泛的合金之一，是理想的环保、节能材料，符合可持续发展的要求，被誉为21世纪绿色工程金属结构材料,并将成为21世纪重要的商用轻质材料。镁资源丰富，是地壳中含量最丰富的元素之一，中国镁资源产量和储量居世界前列。近年来，随着高纯镁合金制造技术的成熟以及采用SF6等气体保护的熔炼技术的成功运用，镁合金耐蚀性差的问题也基本得以解决。随着机械制造、航空航天、汽车工业的发展以及石油化工、电信、原子能及空间技术等新型工业的崛起,镁及镁合金的需求量日益增加,成为国民经济发展的重要基础原材料之一,在国民经济中占有重要的地位。

任何材料的实际应用不仅取决于其相关使用条件下的力学性能，而且也依赖于材料的制备工艺。当前镁合金工件的成形工艺主要以压铸成型为主, 但是压铸成型存在以下缺点：1、该工艺需要特定的高精端的压铸设备，对设备要求很高；2、成形温度较高，镁合金的导热性良好，热量散失较快，从而导致能耗较大，不符合现代低耗能要求；3、镁是化学性质很活波的元素，防护成本高，防护难度大；4、往往由于压铸设备、模具、工艺参数和具体的操作的问题，压铸件中比较容易产生不完全填充、冷隔、气孔、缩孔、空洞、流痕、热裂纹、变形和扭曲等铸造缺陷。因此压铸件都需要较为复杂的后续工艺处理。另外由于压铸工艺自身的特点,决定了工件尺寸不可能做得很大, 极大地限制了镁合金的应用范围。要使镁合金更大量的应用于结构件上，必须发展更多的镁合金制品的加工手段。如能采用适当的高质量原材料、合理的工艺, 可以加工出尺寸更大、结构更复杂的零件。而其中镁合金的连接成形则是有效的途径之一。镁合金的连接成形包括焊接、粘接、铆接和螺纹连接，其中最主要，应用最广泛的的就是焊接连接。在大量广泛应用的镁合金制件中，镁合金管件也是其中重要的一员。目前实际用中的大口径（口径大于100mm）管件主要是用大口径原料管直接压制成形即压弯成形，弯头中频热推成形即推弯成形等。

综上所述，针对镁合金而言，通过压弯成形和推弯成形来加工出优质大口径管件还存在着很多缺点，镁合金的塑性成形能力不高，特别是在常温下塑性更差，在压弯过程中，由于塑性变形较大，会出现开裂，裂纹，变形不均匀，回弹过大，变形抗力较大等问题，从而导致成形失败。另外中频热推成形存在着能耗大，不符合低能耗要求，防护成本高，加工周期长，加工成本高等问题。因此寻找一种对于镁合金，既能够在室温或微温下成形尺寸完整、形状合格的优质大口径管件，又能够减少缺陷，降低成本的方法便成为难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种大口径镁合金管件的制备方法，该方法采用镁合金板材在室温直接塑性变形并通过焊接连接成成优质大口径镁合金管件，产品质量符合要求，制作工艺简便，加快了生产周期，降低了能耗，节约了成本。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种大口径镁合金管件的制备方法，其特征在于该方法用镁合金板材在室温直接塑性变形并通过焊接连接成优质大口径镁合金管件，包括如下步骤：

 1）对原料进行化学成分、外观、机械性能的复检和复查，确保所用原料板才的质量符合要求；

2）使用自动水下等离子、火焰切割机按照管件尺寸下料表规定进行下料，板材成弧形形状，无毛刺、割渣、拉伤、油污及杂物，内弯的直角用角磨机修磨圆滑；

3）用由滑石粉和肥皂水配成的润滑剂均匀地涂在板坯表面，涂2～3次，每次吊起2～3分钟晾干，随即做第二或三次的；滑石粉和肥皂水的比例为：1:5。

4）调整液压机上模具间隙，使模具左右两腔间隙均匀，模具内不得有拉伤、油污、颗粒物、铁屑及杂物；将板坯摆放到下模上，调整前后左右距离，至合适的位置，开始压制，分3～5次，逐步加压，直至合模；成型的产品应符合无褶皱、裂口、标高、壁厚、形状的要求；

5）用等离子切割机将镁合金板坯的下料余量切掉，用角磨机打磨切边并在内外弯开Y型坡口；坡口角度为50°到70°，坡口加工成圆角，不可留有尖角；

6）清理距坡口中心位置20mm以内的金属表面，然后用丙酮擦洗，以确保在焊接前彻底清除表面氧化膜、油脂污物；

7）组装板坯成管坯，上下工件的弯边紧密配合，之间留有0.5mm～2.0mm的间隙；使用氩弧焊机进行手工钨极惰性气体氩弧定位焊，第一个定位点距端部10-20 mm距离，定位焊缝长5-6mm，中心间隔100～125mm。

8）根据合金的成分、焊件的厚度来确定焊接规范参数，采用手工钨极惰性气体氩弧焊和相对应的焊丝对工件按照规范参数进行施焊；

9）焊接后,首先对焊缝进行宏观检查有无焊接缺陷,发现缺陷及时焊补,检查后对焊缝进行打磨,使焊缝和母材平滑过渡,打磨后进行探伤,不得有裂纹、疏松、气孔、夹杂、白点、砂眼缺陷；探伤合格后制备出镁合金管件。

本发明利用自动水下等离子、火焰切割机HYSPEED HT2000切割预热镁合金板坯，使用液压机2000T和特制模具，通过多次和逐步缓慢施压来塑性变形板坯，利用WSME500氩弧焊机对变形后的板坯进行手工钨极惰性气体氩弧焊，从而制备出优质大口径镁合金管件。不仅解决了镁合金的塑性成形能力不高，特别是在常温下塑性更差，在压弯过程中，由于塑性变形较大，会出现开裂，裂纹，变形不均匀，回弹过大，变形抗力较大等问题，而且避免了中频热推成形存在着能耗大，不符合低能耗要求，防护成本高，加工周期长，加工成本高等问题。在挤压变形后，镁合金的晶粒组织更加致密，组织与性能均匀,易于控制，表面光洁。金属流线组织良好、壁厚均匀及机械、力学性能良好。其不仅可以充分利用镁合金材料优异的机械性能，还可以降低材料消耗，减少了工艺设备数量，降低了劳动量，减少了生产成本，大幅度提高了生产效率和产品合格率。挤压成形和焊接成形的组合运用，提高了镁合金工件的尺寸，进一步促进了镁合金作为结构件的应用范围。

本发明的主要优点如下：

(1)采用在室温下直接挤压成形和成熟的镁合金手工钨极惰性气体氩弧焊焊接成形的组合运用来加工优质大口径镁合金管件工艺，改变了传统制造镁合金管件的挤压方法，制备出的镁合金管件性能得到了改善。

(2)采用自动水下等离子、火焰切割机、液压机、氩弧焊机等普通设备，制作工艺简便，加快了生产周期，降低了能耗，节约了成本。

(3)通过手工钨极惰性气体氩弧焊焊接规范参数和模具来控制获得的镁合金管件，便于操作，安全稳定。

    (4)制备出的镁合金管件，力学性能和机械性能优良，能够满足特定场合需要。

本发明尤其适用于机械制造、航空航天、汽车工业以及石油化工、电信、建筑、原子能及空间技术等工业领域需求高质量大尺寸管件的制备中。

具体实施方式

一种本发明所述的大口径镁合金管件的制备方法，该方法用镁合金板材在室温直接塑性变形并通过焊接连接成优质大口径镁合金管件，包括如下步骤：

 1）首先根据材料标准核对原材料质量证明书内容是否正确。然后查看原料板材的外观质量，原料板材表面应光滑无氧化皮，不应有下列缺陷：裂痕、裂纹、飞边、毛刺、深度大于公称壁厚的5％、且最大深度大于0.8mm的结疤、折迭、扎折、离层；深度超过公称壁厚12％或大于1.6mm的机械划痕和凹坑等。最后进行化学成分、机械性能的复验。确保所用原料板才的质量。

     2）将板材吊运放置在自动水下等离子、火焰切割机HYSPEED HT2000的切割槽上，启动切割软件，调整切割参数以保证所割板材尺寸符合要求。确认无误后按下切割按钮进行切割。板材成弧形形状，锯料完成后清除坯料的毛刺、割渣、拉伤、油污及杂物等，内弯的直角用角磨机修磨圆滑。

   3）将锯好的镁合金板坯用由滑石粉和肥皂水配成的润滑剂均匀的涂在板坯表面。需要涂胶3次，每次吊起3分钟晾干，随即做第二或三次的，涂胶即可完成。润滑剂中，滑石粉和肥皂水的比例为：1:5。

   4）将和镁合金板坯尺寸对应的模具装入液压机2000T上，并调整模具间隙（使模具左右两腔间隙均匀）。模具内不得有拉伤、油污、颗粒物、铁屑等杂物。将板坯摆放到下模上，调整前后左右距离，至合适的位置，开始压制，不要一次压制完成，分4次，逐步加压，直至合模。保证成型的产品符合无褶皱、裂口、标高、壁厚、形状的要求。

    5）用等离子切割机将镁合金板坯的下料余量切掉，用角磨机打磨切边并在内外弯开Y型坡口。坡口角度为50°到70°，坡口要加工成圆角，不可留有尖角。

   6）用钢丝刷清理距坡口中心位置越20mm以内的金属表面，然后用丙酮擦洗，以确保在焊接前彻底清除表面氧化膜、油脂和其他各种污物。

7）使用行车组装板坯成管坯，上下工件的弯边紧密配合，之间留有1.0mm的间隙。使用WSME500氩弧焊机进行手工钨极惰性气体氩弧定位焊，第一个定位点距端部20mm距离，定位焊缝长6mm,中心间隔120mm。

   8）根据合金的成分、焊件的厚度来确定焊接规范参数，采用手工钨极惰性气体氩弧焊和相对应的焊丝对工件严格按照规范参数进行施焊。

9）焊接后,首先对焊缝进行宏观检查有无焊接缺陷,如有缺陷及时焊补,检查后对焊缝进行打磨,使焊缝和母材平滑过渡,打磨后进行探伤,不得有裂纹、疏松、气孔、夹杂、白点、砂眼等缺陷。探伤合格后制备出镁合金管件。

本发明塑性成形温度为室温，无需加热。焊后残余应力小，无需进行焊后热处理。

Claims (2)

1.一种大口径镁合金管件的制备方法，其特征在于该方法用镁合金板材在室温直接塑性变形并通过焊接连接成大口径镁合金管件，包括如下步骤：

1）对原料进行化学成分、外观、机械性能的复检和复查，确保所用原料板才的质量符合要求；

2）使用自动水下等离子、火焰切割机按照管件尺寸下料表规定进行下料，板材成弧形形状，无毛刺、割渣、拉伤、油污及杂物，内弯的直角用角磨机修磨圆滑；

3）用由滑石粉和肥皂水配成的润滑剂均匀地涂在板坯表面，涂2～3次，每次吊起2～3分钟晾干，随即做第二或三次的；

4）调整液压机上模具间隙，使模具左右两腔间隙均匀，模具内不得有拉伤、油污、颗粒物、铁屑及杂物；将板坯摆放到下模上，调整前后左右距离，至合适的位置，开始压制，分3～5次，逐步加压，直至合模；成型的产品应符合无褶皱、裂口、标高、壁厚、形状的要求；

5）用等离子切割机将镁合金板坯的下料余量切掉，用角磨机打磨切边并在内外弯开Y型坡口；坡口角度为50°到70°，坡口加工成圆角，不可留有尖角；

6）清理距坡口中心位置20mm以内的金属表面，然后用丙酮擦洗，以确保在焊接前彻底清除表面氧化膜、油脂污物；

7）组装板坯成管坯，上下工件的弯边紧密配合，之间留有0.5mm～2.0mm的间隙；使用氩弧焊机进行手工钨极惰性气体氩弧定位焊，第一个定位点距端部10-20 mm距离，定位焊缝长5-6mm，中心间隔100～125mm；

8）根据合金的成分、焊件的厚度来确定焊接规范参数，采用手工钨极惰性气体氩弧焊和相对应的焊丝对工件按照规范参数进行施焊；

9）焊接后,首先对焊缝进行宏观检查有无焊接缺陷,发现缺陷及时焊补,检查后对焊缝进行打磨,使焊缝和母材平滑过渡,打磨后进行探伤,不得有裂纹、疏松、气孔、夹杂、白点、砂眼缺陷；探伤合格后制备出镁合金管件。

2.根据权利要求1所述的大口径镁合金管件的制备方法，其特征在于：步骤3）中，润滑剂中，滑石粉和肥皂水的比例为：1:5。