CN103212617B - 镁合金板材热冲压成型自动化生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镁合金板材冲压成型自动化生产方法，包括以下步骤：（1）对运输板材的输送带和冲压板材的模具预热至100-300℃之间的某一设定值T；（2）将镁合金板材加热至温度T，并保温3分钟；（3）运输板材至冲压模具，并且在将板材输送至成型模具的过程中，使得板材始终保持在设定温度T，温度波动范围±5℃；（4）板材的冲压：板材进入冲压模具定位后，开始冲压；（5）出料。本发明能够对镁合金冲压件进行流水线自动生成，由于合理的生产线结构和工艺设计，可以有效降低镁合金从加热炉至冲压模具的温降，实现镁合金等温冲压成形，提高镁合金板材冲压成形能力，所需人工少、生产效率高，成品率高、成本低，适合镁合金冲压制品的工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于有色金属的塑性加工领域，具体涉及一条镁合金板材热冲压成型的自动化生产线及生产方法。
背景技术
由于具有密度低、比强度高、比刚度高、抗震性好、抗电磁屏蔽性能好、良好的生物兼容性以及可回收再利用的特点，镁合金无论是作为结构材料还是功能材料都有很大的应用潜力。但是镁合金的塑性变形能力较差，主要有以下两点原因：
（1）常用镁合金属于密排六方结构，在室温下的塑性变形能力较差，滑移系少，只有基面滑移系能开动，这是塑性变形能力差的根本原因。
（2）经过轧制获得的镁合金板材具有较强的基面织构，这种基面织构不利于板材的拉深成型，对镁合金板材的冲压成型带来了难度。
由于以上原因，镁合金板材在室温下难以冲压成型。随着温度的升高，由于镁合金动态回复、动态再结晶的作用以及非基面滑移系的开动，使镁合金板材在中高温条件下具有较好的成形能力。与其他金属相比，镁合金单位体积比热容低，镁合金散热更快。因此在实际薄板加热转运至冲压模具的过程中，常常由于镁合金薄板热量散失使其温度大幅降低，导致成形温度不易控制，废品率高。目前镁合金板材的冲压生产，通常采用以下方法减小温降：一是提高加热炉的加热温度，缺点是耗能高，镁合金板材表面氧化严重，冲压件的尺寸精度差，二是用模具来加热镁板坯料，缺点是生产效率低。
因此本领域技术人员致力于开发一种能够提高镁合金板材热冲压合格率和生产效率的生产线及生产方法。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够提高镁合金板材热冲压合格率和生产效率的生产线及生产方法。
为实现上述第一层面的目的，本发明提供了一种镁合金板材热冲压成型自动化生产线，包括加热炉；堆垛装置，用于将镁合金板材送入所述加热炉；拆垛装置，用于将加热后的镁合金板材分离；输送带；所述输送带的上下两侧均设置有保温罩；所述保温罩的内侧设置有多个加热器；所述保温罩内设置有与各所述加热器连接的红外线测温仪；所述输送带的上游设置有出炉机械手，用于将单张板材送上所述输送带；所述输送带的下游设置有入模机械手，用于将板材送入成型模具；所述成型模具连接有模具温控设备；所述成型模具的下游设置有出料机械手，用于将成型的镁合金送入出料机构。
为改善镁合金板材的拉深成形性能，所述输送带包括间隔设置的第一输送带和第二输送带；所述第一输送带和第二输送带上分别设置有第一涂油机构和第二涂油机构；输送第一输送带和第二输送带之间设置翻料机构。
为实现上述第二层面的发明目的，本发明还提供了一种镁合金板材冲压成型自动化生产方法，包括以下步骤：
（1）根据冲压制品冲压深度的不同，对运输板材的输送带和冲压板材的模具预热至100-300℃之间的设定温度T；温度T具体的值可根据制品的拉深比而定，拉深比越大，需要T值越高；
（2）将镁合金板材加热至设定温度T，并保温3分钟；
（3）运输板材至冲压模具，并且在将板材输送至成型模具的过程中，使得板材始终保持在设定温度T，使温度波动在±5℃之内；
（4）板材的冲压：板材进入模具定位后，开始冲压；
（5）出料。
为改善镁合金板材的拉深成形性能，步骤（3）中，在板材的正反两面涂抹润滑油。
步骤（4）中，当板材送进模具之后，尽量降低模具的开启高度，以减少热量的散失。这里不涉及模具高度的设计，模具的高度是恒定的，只是强调在满足能将坯料放进模具的条件下，尽量降低开启模具的高度，这样能减少热量的散失。
本发明的有益效果是：本发明能够对镁合金冲压件进行流水线自动生成，因此人工少、生产效率高，并且由于合理的生产线结构和工艺设计，成品率高、成本低。
附图说明
图1是本发明一具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种镁合金板材热冲压成型自动化生产线，包括堆垛装置1、拆垛装置2、加热炉3和输送带。
堆垛装置1用于将镁合金板材送入加热炉3。
拆垛装置2用于将加热后的镁合金板材分离。
输送带包括间隔设置的第一输送带8a和第二输送带8b，第一输送带8a和第二输送带8b的上下两侧均设置有保温罩7，保温罩7的内侧设置有多个加热器6。保温罩7内设置有与各加热器6连接的红外线测温仪11，红外线测温仪11与控制器（图中未示出）连接，该控制器同时也与各加热器6连接。
第一输送带8a和第二输送带8b的中部分别设置有第一涂油机构10a和第二涂油机构10b，输送第一输送带8a和第二输送带8b之间设置翻料机构9。
第一输送带8a的上游设置有出炉机械手5，用于将单张板材送上输送带；第二输送带8b的下游设置有入模机械手12，用于将板材送入成型模具13。
成型模具13连接有模具温控设备16，模具温控设备16含有模具加热器和温控装置两部分。
成型模具13的下游设置有出料机械手14，用于将成型的镁合金送入出料机构15。
利用上述生产线可实现镁合金板材冲压成型自动化生产方法，如加工0.6mm厚的镁合金筒型件，包括以下步骤：
（1）开启加热器6和模具温控设备，将第一输送带8a、第二输送带8b和成型模具13预热至设定200℃，以减少板材对外传递热量；
（2）利用堆垛机构1将镁合金板材送入加热炉3，将板材加热至200℃，并保温3分钟，使得板材各部分温度均匀一致；然后利用拆垛机构2和出炉机械手5将板材送入第一输送带8a上；
（3）在第一输送带8a上通过第一涂油机构涂10a给板材的正面涂抹润滑油，然后利用翻料机构9使板材的正反面位置互换后进入第二输送带8b，然后利用第二涂油机构10b给板材的反面抹润滑油；利用入模机械手12将板材送入成型模具13；在这一过程中，红外线测温仪11获取板材表面的温度，然后将该温度传递给控制器，控制器通过控制布置在输送带上下两侧的加热器6，使得板材的温度始终保持在200±5℃的范围；
（4）板材的冲压：板材进入成形模具13定位后，开始冲压，冲压至产品所需的深度，极限拉伸比可达2.5以上；
（5）打开成型模具13，利用出料机械手14将成型产品送入出料机构15，输出生产线。
当板材与模具间的摩擦较大时，由于摩擦力而引起板料径向应力增大，从而导致拉深力增加，将增大已经进入凸凹模之间变形后的板材承受的拉应力，使该部分板材易于破裂。所以，步骤（3）中，在板材的正反两面涂抹润滑油，可有效地改善镁合金板材的拉深成形性能。
步骤（4）中，当板材送进模具之后，尽量降低模具的开启高度，以减少热量的散失。这里不涉及模具高度的设计，模具的高度是恒定的，只是强调在满足能将坯料放进模具的条件下尽量降低开启模具的高度，这样能减少热量的散失。
加工其他厚度和拉深比的板材时，也可将将第一输送带8a、第二输送带8b、成型模具13和板材的预热温度设定为100-300℃的其他值。
由于镁合金是密排六方结构金属，在常温下只有基面一个滑移面，三个滑移系，塑性变形能力较差；随着加热温度的升高，原子的活动能力增强，非基面滑移系与基面滑移系之间的临界剪切应力差值减小，棱柱面和锥面等潜在非基面滑移系可以通过热激活启动，从而使镁合金的塑性变形能力得到大幅提高，镁合金的冲压成型能力也明显增强，因此上述生产线和生产方法可提高生产效率和成品率，并降低生产成本。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (2)
1.一种镁合金板材冲压成型自动化生产方法，其特征是包括以下步骤：
1)开启加热器(6)和模具温控设备，将第一输送带(8a)、第二输送带(8b)和成型模具(13)预热至设定100-300℃之间的设定温度T；
2)利用堆垛机构(1)将镁合金板材送入加热炉(3)，将板材加热至设定温度T，并保温3分钟；然后利用拆垛机构(2)和出炉机械手(5)将板材送入第一输送带(8a)上；
3)在第一输送带(8a)上通过第一涂油机构 (10a)给板材的正面涂抹润滑油，然后利用翻料机构(9)使板材的正反面位置互换后进入第二输送带(8b)，然后利用第二涂油机构(10b)给板材的反面抹润滑油；利用入模机械手(12)将板材送入成型模具(13)；在这一过程中，红外线测温仪(11)获取板材表面的温度，然后将该温度传递给控制器，控制器通过控制布置在输送带上下两侧的加热器(6)，使得板材的温度始终保持在设定温度T，温度波动范围±5℃；
4)板材的冲压：板材进入成形模具(13)定位后，开始冲压；
5)打开成型模具(13)，利用出料机械手(14)将成型产品送入出料机构(15)，输出生产线。
2.如权利要求1所述的镁合金板材冲压成型自动化生产方法，其特征是：步骤4)中，当板材送进模具之后，尽量降低模具的开启高度，以减少热量的散失。
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