CN103111482B - 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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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

一种镁合金无缝管材的制备方法及其挤压模具
技术领域
[0001] 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
[0002] 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。
[0003]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。
[0004] 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
[0005] 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。
[0006] 本发明的技术方案如下:
[0007] 本发明的镁合金无缝管材的制备方法:
[0008] 将铸态Mg-Zn系镁合金毛坯经过480°C,1h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°C时调节压头的转速为5000-8000转/分钟。
[0009] 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_/_,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。
[0010] 本发明与现有技术相比具有如下优点:
[0011] 1、加工坯料无需加热,可以节约能源;
[0012] 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。
[0013] 3、模具无需加热,可以大大延长合金挤压模具的使用寿命。
[0014] 4、操作简单,成品率高。
附图说明
[0015] 图1是本发明的挤压模具示意简图。
[0016] 图2是本发明实施例1制备的内直径27mm、外直径33mm的Mg_3Zn基合金无缝管材图。
[0017] 图3是本发明实施例2制备的内直径14mm,外直径18mm的Mg_6Zn基合金无缝管材图。
具体实施方式
[0018] 实施例1:
[0019] 在图1所示的挤压模具示意图中,模具型腔I和压头4都是采用模具钢制造,模具型腔壁2内侧的拔模斜度约为0.002mm/mm,压头为锥形,锥角β成120°,传动杆5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6,在模具的外壁上设有温度表7。
[0020] 将铸态Mg_3Zn基镁合金毛坯经过480°C,1h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°C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27mm、外直径33mm的Mg-3Zn系合金无缝管,如图2所示。
[0021] 实施例2
[0022] 将铸态Mg_6Zn基镁合金毛坯经过480°C,1h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°C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14mm,外直径18mm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4800C,1h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°C时调节压头的转速为5000 -8000转/分钟。
3.—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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