CN106994583A - 镁合金薄壁锻环的制造方法 - Google Patents

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Abstract

镁合金薄壁锻环的制造方法，本发明涉及一种镁合金锻环件的制造方法，它为了解决现有镁合金锻环成形工艺复杂、表面缺陷多和成品率低的问题。制造方法：一、将镁合金空心圆铸锭以400℃～430℃的温度进行均匀化退火；二、镁合金空心圆铸放入加热炉中加热至330℃～400℃；三、对加热后的镁合金空心圆铸进行镦粗；四、控制挤压温度和挤压系数将圆铸锭挤压成管材；五、拉伸矫直；六、锯切成毛坯；七、加热毛坯镁合金管材段，然后碾锻成形，控制变形量为20％～80％。本发明通过碾锻成形制备镁合金薄壁锻环工件，使得到的镁合金薄壁锻环无裂纹等缺陷，内部组织致密、晶粒细小，具有优良的综合力学性能。

Description

镁合金薄壁锻环的制造方法
技术领域
本发明涉及一种镁合金锻环件的制造方法。
背景技术
镁合金因密度小，比强度和比刚度高，电磁屏蔽性好等优点，广泛应用在航空航天、国防军工、汽车等领域。但镁合金具有密排六方晶体结构，滑移系少，不易成形。现有镁合金锻环件制造方法一般是将铸坯加热，然后多向自由锻成圆饼，经冲孔、机械加工后进行加热终锻。但在锻造过程道次较多，成形工艺复杂，表面有微裂口、折叠等缺陷，存在成品率低，耗能大等问题。
发明内容
本发明目的是为了解决现有镁合金锻环成形工艺复杂、表面缺陷多和成品率低的问题，而提供一种镁合金薄壁锻环的制造方法。
本发明镁合金薄壁锻环的制造方法按以下步骤实现：
一、将镁合金空心圆铸锭以400℃～430℃的温度保温18h～24h进行均匀化退火，出炉空冷，得到退火后的镁合金空心圆铸锭；
二、把退火后的镁合金空心圆铸锭放入空气电阻加热炉中加热至330℃～400℃，得到加热后的镁合金空心圆铸锭；
三、将加热后的镁合金空心圆铸锭放入到挤压机的挤压筒中进行镦粗，镦粗的变形系数为1.05～1.15，得到镦粗的空心圆铸锭；
四、将镦粗的镁合金空心圆铸锭挤压成管材，挤压温度为300℃～375℃，挤压系数为8～25，挤压速度为0.5～3m/min，得到镁合金管材；
五、对步骤四得到的镁合金管材进行拉伸矫直，得到拉伸后的镁合金管材；
六、将拉伸后的镁合金管材锯切成毛坯镁合金管材段；
七、将毛坯镁合金管材段置于空气电阻加热炉中进行加热，加热温度为330℃～380℃，保温时间为10min～40min，然后置于碾环机上进行碾锻成形，碾锻的变形量为20％～80％，径向进给速度为0.1～0.3mm/s，碾锻完成后空冷至室温，得到镁合金薄壁锻环。
本发明首先通过均匀化退火消除铸锭晶内偏析和铸造应力，使挤压圆管具有良好的加工和成形性能。控制挤压和碾锻的温度高于250℃时，温度升高增加了原子振动的振幅，最密排面和次密排面的差别减小，使附加角锥滑移面和启动，这时塑性大大提高；同时由于发生回复、再结晶而造成的软化，也会使镁合金具有较高的塑性。在碾环机上缓慢碾锻成形，使镁合金锻环件制备操作简单，变形均匀，表面质量好，无裂纹、气泡、折迭等缺陷。通过碾锻成形，避免了现有锻造过程道次多，成形复杂的问题，制造得到的镁合金薄壁锻环内部组织致密、晶粒细小，使锻环件具有优良的综合力学性能，成品率达到85％以上。
附图说明
图1是实施例一制备的AZ61镁合金锻环的金相组织图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式镁合金薄壁锻环的制造方法按以下步骤实施：
一、将镁合金空心圆铸锭以400℃～430℃的温度保温18h～24h进行均匀化退火，出炉空冷，得到退火后的镁合金空心圆铸锭；
二、把退火后的镁合金空心圆铸锭放入空气电阻加热炉中加热至330℃～400℃，得到加热后的镁合金空心圆铸锭；
三、将加热后的镁合金空心圆铸锭放入到挤压机的挤压筒中进行镦粗，镦粗的变形系数为1.05～1.15，得到镦粗的空心圆铸锭；
四、将镦粗的镁合金空心圆铸锭挤压成管材，挤压温度为300℃～375℃，挤压系数为8～25，挤压速度为0.5～3m/min，得到镁合金管材；
五、对步骤四得到的镁合金管材进行拉伸矫直，得到拉伸后的镁合金管材；
六、将拉伸后的镁合金管材锯切成毛坯镁合金管材段；
七、将毛坯镁合金管材段置于空气电阻加热炉中进行加热，加热温度为330℃～380℃，保温时间为10min～40min，然后置于碾环机上进行碾锻成形，碾锻的变形量为20％～80％，径向进给速度为0.1～0.3mm/s，碾锻完成后空冷至室温，得到镁合金薄壁锻环。
本实施方式在挤压、碾锻过程中镁合金发生动态再结晶，动态再结晶需要一个临界变形程度，只有当实际变形程度超过临界变形程度时，动态再结晶才能发生，为使镁合金材料获得理想的晶粒尺寸和较佳的力学性能，必须控制挤压系数(即挤压前后横截面面积的比值)、碾锻的变形量保持在一定的范围内。同时，镁合金对变形速度(指单位时间内变形程度的变化量)很敏感，随着变形速度的增加，其塑性急剧下降。因此，在挤压和碾锻时，都采用较低的变形速度。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一所述的镁合金空心圆铸锭的材质为AZ31、AZ61或ZK60。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤一以410℃～420℃的温度保温20h～24h进行均匀化退火。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤三控制镦粗的变形系数为1.08～1.11。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤四将镦粗的镁合金空心圆铸锭挤压成管材，挤压温度为350℃～375℃，挤压系数为20～23，挤压速度为1.5～2.5m/min。其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤五对步骤四得到的镁合金管材直接进行拉伸矫直。其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
本实施方式对镁合金管材直接进行拉伸矫直，或保证挤压后的镁合金管材与拉伸矫直之间的间隔时间小于3h。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤五控制拉伸率为1.5％～2％。其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤六将拉伸后的镁合金管材锯切成长度为100mm～200mm的毛坯。其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是步骤七将毛坯镁合金管材段置于空气电阻加热炉中进行加热，加热温度为350℃～370℃，保温时间为20min～40min，然后置于碾环机上进行碾锻成形，碾锻的变形量为25％～40％，径向进给速度为0.2～0.3mm/s。其它步骤及参数与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是步骤七得到镁合金薄壁锻环的直径为250mm～400mm，厚度为1.5mm～5.0mm。其它步骤及参数与具体实施方式一至九之一相同。
实施例一：本实施例镁合金薄壁锻环的制造方法按以下步骤实施：
一、将AZ61镁合金空心圆铸锭以410℃的温度保温22h进行均匀化退火，出炉空冷，得到退火后的镁合金空心圆铸锭；
二、把退火后的镁合金空心圆铸锭放入空气电阻加热炉中加热至380℃，得到加热后的镁合金空心圆铸锭；
三、将加热后的镁合金空心圆铸锭放入到挤压机的挤压筒中进行镦粗，镦粗的变形系数为1.09，得到镦粗的空心圆铸锭；
四、将镦粗的镁合金空心圆铸锭挤压成管材，挤压温度为360℃，挤压系数为20，挤压速度为1.5m/min，得到镁合金管材；
五、对步骤四得到的镁合金管材进行拉伸矫直，拉伸率为1.6％，得到拉伸后的镁合金管材；
六、将拉伸后的镁合金管材锯切成长度为150mm的毛坯镁合金管材段；
七、将毛坯镁合金管材段置于空气电阻加热炉中进行加热，加热温度为350℃，保温时间为25min，然后置于碾环机上进行碾锻成形，碾锻的变形量为34.3％，径向进给速度为0.2mm/s。碾锻完成后空冷至室温，得到外径为320mm、壁厚为1.5mm的镁合金薄壁锻环。
本实施例步骤一中镁合金空心圆铸锭的尺寸为360mm(外径)×210mm(内径)×600mm(长度)。步骤七是将毛坯镁合金管材段套设在芯辊上，通过碾压辊的内缘带动坯料旋转来进行碾锻成形。
本实施例制备得到的AZ61镁合金薄壁锻环表面质量好，无裂纹、划痕、气泡、折迭等缺陷。内部组织均匀、晶粒细小。力学性能稳定，性能测试按GB/T228.1-2010执行，其抗拉强度为310MPa，延伸率为14.5％。成品率达到89％以上。
实施例二：本实施例镁合金薄壁锻环的制造方法按以下步骤实施：
一、将AZ61镁合金空心圆铸锭以420℃的温度保温21h进行均匀化退火，出炉空冷，得到退火后的镁合金空心圆铸锭；
二、把退火后的镁合金空心圆铸锭放入空气电阻加热炉中加热至390℃，得到加热后的镁合金空心圆铸锭；
三、将加热后的镁合金空心圆铸锭放入到挤压机的挤压筒中进行镦粗，镦粗的变形系数为1.11，得到镦粗的空心圆铸锭；
四、将镦粗的镁合金空心圆铸锭挤压成管材，挤压温度为375℃，挤压系数为21.5，挤压速度为1.7m/min，得到镁合金管材；
五、对步骤四得到的镁合金管材进行拉伸矫直，挤压后的镁合金管材与拉伸矫直之间的间隔时间为1.5h，拉伸率为1.7％，得到拉伸后的镁合金管材；
六、将拉伸后的镁合金管材锯切成长度为160mm的毛坯镁合金管材段；
七、将毛坯镁合金管材段置于空气电阻加热炉中进行加热，加热温度为360℃，保温时间为23min，然后置于碾环机上进行碾锻成形，碾锻的变形量为38％，径向进给速度为0.2mm/s，碾锻完成后空冷至室温，得到外径为270mm、壁厚为1.5mm的镁合金薄壁锻环。
本实施例步骤一中镁合金空心圆铸锭的尺寸为360mm(外径)×210mm(内径)×600mm(长度)。
本实施例制备的AZ61镁合金薄壁锻环表面质量好，无裂纹、划痕、气泡、折迭等缺陷。内部组织均匀、晶粒细小。力学性能稳定，性能测试按GB/T228.1-2010执行，其抗拉强度为315MPa，延伸率为15.2％。成品率达到90％以上。

Claims (10)

1.镁合金薄壁锻环的制造方法，其特征在于它是按下列步骤实现：
一、将镁合金空心圆铸锭以400℃～430℃的温度保温18h～24h进行均匀化退火，出炉空冷，得到退火后的镁合金空心圆铸锭；
二、把退火后的镁合金空心圆铸锭放入空气电阻加热炉中加热至330℃～400℃，得到加热后的镁合金空心圆铸锭；
三、将加热后的镁合金空心圆铸锭放入到挤压机的挤压筒中进行镦粗，镦粗的变形系数为1.05～1.15，得到镦粗的空心圆铸锭；
四、将镦粗的镁合金空心圆铸锭挤压成管材，挤压温度为300℃～375℃，挤压系数为8～25，挤压速度为0.5～3m/min，得到镁合金管材；
五、对步骤四得到的镁合金管材进行拉伸矫直，得到拉伸后的镁合金管材；
六、将拉伸后的镁合金管材锯切成毛坯镁合金管材段；
七、将毛坯镁合金管材段置于空气电阻加热炉中进行加热，加热温度为330℃～380℃，保温时间为10min～40min，然后置于碾环机上进行碾锻成形，碾锻的变形量为20％～80％，径向进给速度为0.1～0.3mm/s，碾锻完成后空冷至室温，得到镁合金薄壁锻环。
2.根据权利要求1所述的镁合金薄壁锻环的制造方法，其特征在于步骤一所述的镁合金空心圆铸锭的材质为AZ31、AZ61或ZK60。
3.根据权利要求1所述的镁合金薄壁锻环的制造方法，其特征在于步骤一以410℃～420℃的温度保温20h～24h进行均匀化退火。
4.根据权利要求1所述的镁合金薄壁锻环的制造方法，其特征在于步骤三控制镦粗的变形系数为1.08～1.11。
5.根据权利要求1所述的镁合金薄壁锻环的制造方法，其特征在于步骤四将镦粗的镁合金空心圆铸锭挤压成管材，挤压温度为350℃～375℃，挤压系数为20～23，挤压速度为1.5～2.5m/min。
6.根据权利要求1所述的镁合金薄壁锻环的制造方法，其特征在于步骤五对步骤四得到的镁合金管材直接进行拉伸矫直。
7.根据权利要求1所述的镁合金薄壁锻环的制造方法，其特征在于步骤五控制拉伸率为1.5％～2％。
8.根据权利要求1所述的镁合金薄壁锻环的制造方法，其特征在于步骤六将拉伸后的镁合金管材锯切成长度为100mm～200mm的毛坯。
9.根据权利要求1所述的镁合金薄壁锻环的制造方法，其特征在于步骤七将毛坯镁合金管材段置于空气电阻加热炉中进行加热，加热温度为350℃～370℃，保温时间为20min～40min，然后置于碾环机上进行碾锻成形，碾锻的变形量为25％～40％，径向进给速度为0.2～0.3mm/s。
10.根据权利要求1所述的镁合金薄壁锻环的制造方法，其特征在于步骤七得到镁合金薄壁锻环的直径为250mm～400mm，厚度为1.5mm～5.0mm。
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