CN103111482A - 一种镁合金无缝管材的制备方法及其挤压模具 - Google Patents
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Abstract
一种镁合金无缝管的制备方法，主要是将圆柱形铸态Mg-Zn系镁合金坯料放入挤压模具型腔中，让传动杆带动带有锥角的压头以3000-10000转／分钟的转速与坯料摩擦，同时以200-700MPa的压力推动压头进行反向挤压，压头的挤压速度为2-50m/min，最终获得壁厚均匀，精度高的镁合金无缝管。本发明的挤压模具的型腔和压头都是采用模具钢制造，模具型腔内侧壁的拔模斜度约为0.002mm/mm，压头为锥形，锥角为120-175°，在压头和传动杆连接处设有6个与传动杆呈45°角的肋。本发明操作简单，节省能源，并且能够获得壁厚均匀，同心性好的镁合金无缝管。
Description
技术领域
本发明属于金属材料加工领域，特别涉及一种镁合金无缝管材的制备方法。
背景技术
镁合金具有优越的可加工性、重量轻、刚性好、减振效果好等许多不可替代的特性和优势，在国际上受到了高度重视，被视为21世纪的绿色金属材料。镁合金管件广泛应用于飞机、导弹和宇宙飞船、汽车以及电子电器等工业领域. 采用挤压技术加工管材具有许多突出的特点: 降低原材料的消耗; 与切削加工相比生产率可大幅度提高; 零件的机械性能好; 在挤压变形后, 金属材料的晶粒组织更加致密. 因此研究镁合金管材挤压技术具有十分重要的意义。
目前，制备镁合金管材的方法主要有正向分流挤压和反向挤压，对于正向挤压主要是通过分流压头挤压实现，即在高温下先分成几股合金，然后在大压力下挤压成管材。正挤压的主要缺点是压力高，温度高，再结晶组织明显，同时由于不同股合金之间是通过机械挤压连接，不能形成完全致密无缝的管材，一方面降低了管材的力学性能，另一方面也降低了合金的耐蚀性。
对于反向挤压就是通过模具套筒，直接用挤压的方法挤压成管材。这种方法相对于正向挤压而言，所需要的压力较低，应变也更加均匀，最主要的是合金是无缝结构，力学性能和腐蚀性能均明显提高，因此，反向挤压无缝管材成为了目前特殊管材的主要制备方法。 但是，这种方法也存在不足，第一，挤压筒，模型块和模具都预热到与镁合金工件相同的温度，以防止挤压过程对镁合金坯件产生冷却作用，影响合金性能。第二，合金是在高温下变形的，合金的再结晶组织明显。
发明内容
本发明的目的在于提供一种操作简单、无需加热、不影响镁合金性能的镁合金无缝管材的制备方法及其挤压模具。本发明主要是在室温条件下，利用压头高速旋转与挤压棒材摩擦产生热能，在其接触面上达到软化，然后利用反向挤压方法挤压制备出无缝镁合金管材。
本发明的技术方案如下：
本发明的镁合金无缝管材的制备方法：
将铸态Mg-Zn系镁合金毛坯经过480℃,10h固溶处理后，通过机加工成圆柱形的挤压坯料。将该加工好的挤压坯料放入挤压模具的型腔中，让传动杆带动带有锥角的压头以3000-10000转／分钟的转速与坯料摩擦，同时以200-700MPa的压力推动压头进行反向挤压，压头的挤压速度为2-50m/min。根据温度表上显示的温度来得到当时的挤压温度，当温度达到80℃时调节压头的转速为5000-8000转／分钟。
所述的挤压模具包括模具型腔、传动杆、压头和6个肋，其中，模具型腔和压头都是采用模具钢制造，模具型腔内侧壁的拔模斜度约为0.002 mm/mm，可以防止挤压件黏附在型腔内，压头为锥形，锥角为120-175°，有利于保护压头以及便于无缝管件的流出，传动杆与压头固连，在压头和传动杆连接处设有6个与传动杆呈45°的肋，用来防止压头的杆在扭转的过程中被折断，在模具型腔壁内设有温度灵敏器，在模具型腔的外壁上设有温度表。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、加工坯料无需加热，可以节约能源；
2、挤压压力低，制备的无缝管材应力少，组织均匀，力学性能和耐腐蚀性能高。
3、模具无需加热，可以大大延长合金挤压模具的使用寿命。
4、操作简单，成品率高。
附图说明
图1 是本发明的挤压模具示意简图。
图2 是本发明实施例1制备的内直径27 mm、外直径33 mm的Mg-3Zn基合金无缝管材图。
图3 是本发明实施例2制备的内直径14 mm，外直径18 mm的Mg-6Zn基合金无缝管材图。
具体实施方式
实施例1：
在图1所示的挤压模具示意图中，模具型腔和压头都是采用模具钢制造，模具型腔壁1内侧的拔模斜度约为0.002 mm/mm，压头3为锥形，锥角β成120°，传动杆4与压头固连，在压头和传动杆连接处设有2个与传动杆呈45°角(α)的肋3，在模具壁内设有温度灵敏器5，在模具的外壁上设有温度表6。
将铸态Mg-3Zn基镁合金毛坯经过480℃，10h固溶处理后，用车床加工成圆柱形的挤压坯料，把加工好的挤压坯料放入上述模具型腔中，然后让传动杆带动压头以3000转/分钟旋转速度（ω）与坯料摩擦，同时加以700MPa的压力推动压头进行反向挤压，根据温度表上显示的温度，当温度为80℃时，将压头的转速调整为5000转/分钟，然后以2m/min的挤压速度(V)进行挤压，最后得到内直径27 mm、外直径33 mm的Mg-3Zn系合金无缝管，如图2所示。
实施例2
将铸态Mg-6Zn基镁合金毛坯经过480℃，10h固溶处理后，通过机加工成圆柱形的挤压坯料，把加工好的挤压坯料放入实施例1的模具型腔中，压头的锥角为175°，然后让传动杆带动压头以10000转/分钟旋转速度与坯料摩擦，同时加以200MPa的压力推动压头进行反向挤压，根据温度表上显示的温度，当温度为80℃时，将压头的转速调整为8000转/分钟，然后以50m/min的挤压速度进行挤压，最后得到内直径14 mm，外直径18 mm的Mg-6Zn系合金无缝管，如图3所示。
Claims (3)
1.一种镁合金无缝管材的制备方法，其特征在于：将铸态Mg-Zn系镁合金毛坯经过480℃,10h的固溶处理后，通过机加工成圆柱形的挤压坯料，将该加工好的挤压坯料放入挤压模具型腔中，让传动杆带动带有锥角的压头以3000-10000转／分钟的转速与坯料摩擦，同时以200-700MPa的压力推动压头进行反向挤压，压头的挤压速度为2-50m/min。
2.根据权利要求1所述的一种镁合金无缝管材的制备方法，其特征在于：根据模具温度表上显示的温度，当温度达到80℃时调节压头的转速为5000 -8000转／分钟。
3.一种上述权利要求1所使用的挤压模具，其特征在于：模具型腔和压头都是采用模具钢制造，模具型腔内侧壁的拔模斜度约为0.002 mm/mm，压头为锥形，锥角为120-175°，传动杆与压头固连，在压头和传动杆连接处设有6个与传动杆呈45°角的肋，在模具型腔壁内设有温度灵敏器，在模具型腔的外壁上设有温度表。
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