CN103042060A - 一种采用半熔挤压法制备镁合金板生产线及其工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种采用半熔挤压法制备镁合金板生产线，包括进料装置、旋转式挤压机、挤压模具和镁合金板加工装置。进料装置包括进料筒1、进料阀门2和氩气输送装置3。旋转式挤压机包括挤压机壳体4、压料螺旋杆5和加热器6。挤压模具包括模具体7、管状型腔8、型腔保温装置9、阀门10和冷却装置11，模具体7上设置若干排气孔12。镁合金板加工装置包括切割部件13、扩缝部件14、展平滚轮组15和同步整压装置16。本发明的镁合金板生产工艺是与上述生产线配套的镁合金板制备工艺，包括放料、熔料、挤压、制板和封存等步骤。本发明相比“镁锭热轧”和“无锭轧制”工艺具有设备和工艺简单可靠、能耗低、成品率高和生产成本低的显著进步。

Description

一种采用半熔挤压法制备镁合金板生产线及其工艺
技术领域
本发明涉及一种制备镁合金板生产线及其工艺，特别涉及一种采用挤压法制备镁合金板生产线及其工艺，属于金属板材加工制备领域。
背景技术
镁合金板具有重量轻、减震性好、韧性高、散热性好等特点，而且其还具备电磁波屏蔽等功能，目前已越来越多地应用于航空、通讯、电子及汽车领域。传统的制备镁合金板也和制备其它金属板材一样主要采用热轧方法，具体是使用镁合金板坯料经过反复升温和多道轧制加工成镁合金板，但是镁合金板冷却速度快，镁合金屑在高温下极易氧化燃烧，因此制备镁合金板的难度大，而且镁合金板在轧制过程中极易开裂，轧制的镁合金板边角开裂多，所以其成品率通常不到50％，造成镁合金板的生产成本很高。为了克服以上问题，业内通常采用“无锭轧制”的工艺生产镁板，具体是将镁合金熔化成液态，然后浇铸成制定尺寸的镁合金板坯，然后再将镁合金板坯轧制成板材，最后修整加工出成品。这种“无锭轧制”工艺虽然改善了使用镁锭热轧方法带来的一些缺点，但是其本身仍然存在问题，具体是仍然存在多道轧制带来的工序冗繁、设备复杂和能源消耗较大的问题，例如申请号是200580034305.3的专利文件公开的制备镁合金板的工艺和设备，这个方案虽然解决了制备镁合金板尺寸和镁合金板机械性能的问题，但是其能源消耗较大，而且设备较多，占地面积也较大，因而生产成本也较高。
发明内容
本发明的采用半熔挤压法制备镁合金板生产线及其工艺公开了新的方案，采用半熔挤压的工艺和设备制备板材，解决了“镁锭热轧”和“无锭轧制”工艺带来的加工难度大、成品率低、设备复杂和能耗高的问题。
本发明的采用半熔挤压法制备镁合金板生产线包括进料装置、旋转式挤压机、挤压模具和镁合金板加工装置。
进料装置包括进料筒1、进料阀门2和氩气输送装置3，进料阀门2设置在进料筒1出口端，氩气输送装置3出气口与进料阀门2连通，镁合金屑通过进料筒1和进料阀门2进入旋转挤压机，氩气通过进料阀门2进入进料筒1，氩气将镁合金屑与空气隔离。
旋转式挤压机包括挤压机壳体4、压料螺旋杆5和加热器6，挤压机壳体4进料口与进料阀门2出料口连通，挤压机壳体4出料口与挤压模具进口密闭连通，压料螺旋杆5固定设置在挤压机壳体4进料口和挤压机壳体4出料口间，加热器6将进入挤压机壳体4内的镁合金屑加热至半熔状态，压料螺旋杆5将半熔状态镁合金通过挤压机壳体4出料口推压入挤压模具。
挤压模具包括模具体7、管状型腔8、型腔保温装置9、阀门10和冷却装置11，模具体7上设置若干排气孔12，管状型腔8中产生的气体通过排气孔12排出挤压模具，管状型腔8进料口与挤压机壳体4出料口密闭连通，型腔保温装置9固定设置在管状型腔8外部的模具体7上，阀门10设置在管状型腔8出口端，关闭状态的阀门10将管状型腔8出口封闭，开启状态的阀门10将管状型腔8出口敞开，冷却装置11设置在管状型腔8出口端外侧，挤压成型的镁合金管经阀门10和冷却装置11排出挤压模具。
镁合金板加工装置包括切割部件13、扩缝部件14、展平滚轮组15和同步整压装置16，切割部件13设置在冷却装置11出口端镁合金管排出通道内，扩缝部件14固定设置在切割部件13尾端，切割部件13将排出的镁合金管切开，扩缝部件14将镁合金管的切缝部位扩缝展开，展平滚轮组15和同步整压装置16依次设置在扩缝部件14的后方，展平滚轮组15将经扩缝的镁合金管摊开展平，同步整压装置16将经摊开展平的镁合金管整压成型。
本发明的镁合金板生产工艺是与上述生产线配套的镁合金板制备工艺，包括步骤：(1)将适当大小的镁合金屑放入进料筒内，打开进料阀门和氩气输送装置，镁合金屑隔绝空气进入旋转式挤压机；(2)开启旋转式挤压机，压料螺旋杆将上述镁合金屑挤压传送至挤压机出料口，加热器将上述镁合金屑加热至晶粒细小的半熔状态；(3)关闭挤压模具的出料阀门，上述半熔状态的镁合金进入挤压模具的管状型腔，冷却至固态，型腔保温装置保持型腔内镁合金坯的温度在设定的范围内，半熔状态镁合金带入的氩气通过排气孔排出型腔，型腔内的镁合金被挤压成晶粒致密的镁合金管；(4)打开挤压模具的出料阀门，冷却装置11将进入的镁合金管冷却保温至设定温度范围内，切割部件将推压出的镁合金管切开，扩缝部件将镁合金管上的切缝扩展加宽，展平滚轮组将经扩缝的镁合金管摊开展平成镁合金板坯，同步整压装置将上述镁合金板坯精密整压成镁合金板；(5)将上述镁合金板切割成定制的镁合金板材，将上述镁合金板材封装送仓库保存。
本发明的采用半熔挤压法制备镁合金板生产线及其工艺相比“镁锭热轧”和“无锭轧制”工艺具有设备和工艺简单可靠、能耗低、成品率高、废料少和生产成本低的显著进步。
附图说明
图1是本发明采用半熔挤压法制备镁合金板生产线的示意图。
图1中，1是进料筒，2是进料阀门，3是氩气输送装置，4是挤压机壳体，5是压料螺旋杆，6是加热器，7是模具体，8是管状型腔，9是型腔保温装置，10是阀门，11是冷却装置，12是排气孔，13是切割部件，14是扩缝部件，15是展平滚轮组，16是同步整压装置，17是调压管道，18是调压冲头，19是气体冷却通道。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明采用半熔挤压法制备镁合金板生产线的示意图。本方案制备的镁合金板主要是应用于汽车和电子通讯领域里的各种镁合金板，也可以是航空等领域里的镁合金板。将适当大小的镁合金屑放入进料筒1，镁合金屑可以采用专用设备制备而得，其大小基本确定不变，开启进料阀门2和氩气输送装置3，氩气经过进料阀门2进入镁合金屑区域，保证其不被空气氧化，本案可以优选0.02Mpa压力的氩气。开启挤压机，镁合金屑进入挤压机壳体4，在压料螺旋杆5的推动下向挤压机壳体4出料口运动，在这个过程中挤压机壳体4内的镁合金屑受到加热器6的加热变成晶粒细小的半熔状态，其温度在500℃左右，为了节约能源并保证镁合金屑在进入型腔前的半熔状态，本案的加热器6采用梯度加热的方法，所谓梯度加热是指在挤压机进料口和出料口间采用逐渐升温的方式对镁合金屑加热，具体可以是400℃～520℃。关闭阀门10，半熔状态的镁合金屑进入管状型腔8，在压料螺旋杆5的推力作用下冷却成晶粒致密的镁合金管，型腔内的空气以及镁合金屑带入的氩气从排气孔12排出，排气孔12可以是两个排气通道，具体布置在型腔的首尾两端，与此同时，型腔保温装置9调节型腔内的温度，使其维持在350℃～400℃左右，然后开启阀门10，镁合金管进入冷却装置11，冷却至200℃～300℃左右。经过冷却装置11的镁合金管被切割部件13切缝割开，扩缝部件14将上述切缝扩展加宽，展平滚轮组15将经扩缝的镁合金管摊开展平成镁合金板坯，同步整压装置16将上述镁合金板坯精密整压成镁合金板。最后，同步冲压装置将经整压成型的镁合金板裁剪成定制的镁合金板材，包装运送装置将镁合金板材封装运送到仓库保存。上述展平、同步整压以及同步冲压的加工过程也应当在设定的温度下进行，保证镁合金板不易开裂。其中，同步冲压装置和包装运送装置在图1中并未显示出，但是这两个装置可以选用本领域通用的设备，本领域技术人员根据本方案很容易联想到应当采用何种设备，故省略。
本方案采用挤压的工艺将镁合金屑在半熔状态下直接制备成晶粒致密的镁合金板，相比使用高温熔化和多道轧制的工艺，不但简化了设备和工艺，而且节约了能源，提高了成品率和产品质量，具有显著的技术进步和经济效益。
为了进一步提高生产效率，避免人为误操作带来的损失，本方案还可以引入一套电子智能控制系统，电子智能控制系统包括PLC控制器、温度传感器、压力传感器和速度传感器，温度传感器将监测得到的半熔状态镁合金屑的温度信号传送给PLC控制器，压力传感器将监测得到的半熔状态镁合金屑的压力信号传送给PLC控制器，速度传感器将监测得到的同步整压装置16传送速度信号传送给PLC控制器，PLC控制器根据得到的温度、压力和速度信号调整加热器6、压料螺旋杆5和同步整压装置16的工作状态。
为了使挤压机壳体4内镁合金屑受热均匀，本方案的加热器6可以选择环形电加热器组，环形电加热器组包括若干环形电加热器，环形电加热器套装在挤压机壳体4进料口与出料口间的外壁上。
为了便于调节管状型腔8内的压力，本方案在模具体7内设置调压管道17，在调压管道17内设置调压冲头18，调压冲头18通过调压管道17调整管状型腔8内镁合金的压力，具体是通过上述调压冲头18在调压管道17内的运动来调整型腔内的压力。
为了使型腔内镁合金快速冷却到设定的保持温度，本方案在设置型腔保温装置9外，还可以在模具体7中心轴向位置设置气体冷却通道19，冷却气体通过气体冷却通道19带走管状型腔8内的多余热量。
为了保证整个生产线的平稳运行，减少装置间连接方式对镁合金板传送产生的影响，本方案的扩缝部件14可以选择狭端与切割部件13尾端固定连接的楔形部件，展平滚轮组15包括一对设置在与冷却装置11出口端处在相同水平高度的沿镁合金管轴线对称位置的展平滚轮，展平滚轮的中心到冷却装置11出口端的距离是整压成型后镁合金板宽度的1.6倍。
本方案的镁合金板生产线及其生产工艺不限于实施例的范围，本领域技术人员根据本方案，结合公知常识作出的替换方案也属于本方案的范围。

Claims (10)

1.一种采用半熔挤压法制备镁合金板生产线，包括进料装置、旋转式挤压机、挤压模具和镁合金板加工装置，其中：
所述进料装置包括进料筒(1)、进料阀门(2)和氩气输送装置(3)，进料阀门(2)设置在进料筒(1)出口端，氩气输送装置(3)出气口与进料阀门(2)连通，镁合金屑通过进料筒(1)和进料阀门(2)进入所述旋转挤压机，氩气通过进料阀门(2)进入进料筒(1)，所述氩气将所述镁合金屑与空气隔离；
所述旋转式挤压机包括挤压机壳体(4)、压料螺旋杆(5)和加热器(6)，挤压机壳体(4)进料口与进料阀门(2)出料口连通，挤压机壳体(4)出料口与所述挤压模具进口密闭连通，压料螺旋杆(5)固定设置在挤压机壳体(4)进料口和挤压机壳体(4)出料口间，加热器(6)将进入挤压机壳体(4)内的镁合金屑加热至半熔状态，压料螺旋杆(5)将所述半熔状态镁合金通过挤压机壳体(4)出料口推压入所述挤压模具；
所述挤压模具包括模具体(7)、管状型腔(8)、型腔保温装置(9)、阀门(10)和冷却装置(11)，模具体(7)上设置若干排气孔(12)，管状型腔(8)中产生的气体通过排气孔(12)排出所述挤压模具，管状型腔(8)进料口与挤压机壳体(4)出料口密闭连通，型腔保温装置(9)固定设置在管状型腔(8)外部的模具体(7)上，阀门(10)设置在管状型腔(8)出口端，关闭状态的阀门(10)将管状型腔(8)出口封闭，开启状态的阀门(10)将管状型腔(8)出口敞开，冷却装置(11)设置在管状型腔(8)出口端外侧，挤压成型的镁合金管经阀门(10)和冷却装置(11)排出所述挤压模具；
所述镁合金板加工装置包括切割部件(13)、扩缝部件(14)、展平滚轮组(15)和同步整压装置(16)，切割部件(13)设置在冷却装置(11)出口端所述镁合金管排出通道内，扩缝部件(14)固定设置在切割部件(13)尾端，切割部件(13)将排出的所述镁合金管切开，扩缝部件(14)将所述镁合金管的切缝部位扩缝展开，展平滚轮组(15)和同步整压装置(16)依次设置在扩缝部件(14)的后方，展平滚轮组(15)将经扩缝的所述镁合金管摊开展平，同步整压装置(16)将经摊开展平的所述镁合金管整压成型。
2.根据权利要求1所述的生产线，其特征在于，所述生产线还包括电子智能控制系统，所述电子智能控制系统包括PLC控制器、温度传感器、压力传感器和速度传感器，所述温度传感器将监测到的所述半熔状态镁合金屑温度信号传送给所述PLC控制器，所述压力传感器将监测到的所述半熔状态镁合金屑压力信号传送给所述PLC控制器，所述速度传感器将监测到的同步整压装置(16)传送速度信号传送给所述PLC控制器，所述PLC控制器根据得到的温度、压力和速度信号调整加热器(6)、压料螺旋杆(5)和同步整压装置(16)的工作状态。
3.根据权利要求1或2所述的生产线，其特征在于，所述生产线还包括同步冲压装置和包装运送装置，所述同步冲压装置和包装运送装置依次设置在同步整压装置(16)后方，所述同步冲压装置将经整压成型的镁合金板裁剪成定制的镁合金板材，所述包装运送装置将所述镁合金板材封装运送到仓库保存。
4.根据权利要求1或2所述的生产线，其特征在于，加热器(6)是环形电加热器组，所述环形电加热器组包括若干环形电加热器，所述环形电加热器套装在挤压机壳体(4)进料口与出料口间的外壁上。
5.根据权利要求1或2所述的生产线，其特征在于，在模具体(7)内设置调压管道(17)，在调压管道(17)内设置调压冲头(18)，调压冲头(18)通过调压管道(17)调整管状型腔(8)内镁合金的压力。
6.根据权利要求1或2所述的生产线，其特征在于，在模具体(7)中心轴向位置设置气体冷却通道(19)，冷却气体通过气体冷却通道(19)带走管状型腔(8)内的多余热量。
7.根据权利要求1或2所述的生产线，其特征在于，展平滚轮组(15)包括一对设置在与冷却装置(11)出口端处在相同水平高度的沿所述镁合金管轴线对称位置的展平滚轮，所述展平滚轮的中心到冷却装置(11)出口端的距离是整压成型后镁合金板宽度的1.6倍。
8.一种根据权利要求1或2所述生产线加工镁合金板的工艺，包括步骤：
(1)将适当大小的镁合金屑放入进料筒内，打开进料阀门和氩气输送装置，镁合金屑隔绝空气进入旋转式挤压机；
(2)开启旋转式挤压机，压料螺旋杆将上述镁合金屑挤压传送至挤压机出料口，加热器将上述镁合金屑加热至晶粒细小的半熔状态；
(3)关闭挤压模具的出料阀门，上述半熔状态的镁合金进入挤压模具的管状型腔，冷却至固态，型腔保温装置保持型腔内镁合金坯的温度在设定的范围内，半熔状态镁合金带入的氩气通过排气孔排出型腔，型腔内的镁合金被挤压成晶粒致密的镁合金管；
(4)打开挤压模具的出料阀门，冷却装置11将进入的镁合金管冷却保温至设定温度范围内，切割部件将推压出的镁合金管切开，扩缝部件将镁合金管上的切缝扩展加宽，展平滚轮组将经扩缝的镁合金管摊开展平成镁合金板坯，同步整压装置将上述镁合金板坯精密整压成镁合金板；
(5)将上述镁合金板切割成定制的镁合金板材，将上述镁合金板材封装送仓库保存。
9.根据权利要求8所述的工艺，其特征在于，在步骤(2)中，加热器采用梯度加热的方式对镁合金屑加热，所述梯度加热是在挤压机进料口和出料口间采用逐渐升温的方式对镁合金屑加热。
10.根据权利要求8所述的工艺，其特征在于，在步骤(3)中，挤压模具进料端内设有调压管道和调压冲头，通过上述调压冲头在调压管道内的运动来调整型腔内的压力。
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