CN108787770A - 一种镁合金管分段变径的方法及设备 - Google Patents
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Abstract
一种镁合金管分段变径的方法，具体步骤如下：一、准备好要加工的镁合金管、分段变径套管和辅助夹具；二、将镁合金管及分段变径套管固定安装于车床上，分段变径套管安装固定于车床的三爪卡盘上，镁合金管放置于辅助夹具中，辅助夹具安装于溜板箱的夹具上；三、通过控制车床使镁合金管及分段变径套管对中；四、通过车床数控使其分段变径套管转速转动，使其分段变径套管转速达到900转/分钟，溜板箱的夹具夹紧镁合金管进行进给溜板箱的进给速度保持在2毫米/分钟，直至镁合金管和分段变径套管接触；通过镁合金管及分段变径套管之间的相互运动、摩擦，而使得镁合金管位于分段变径套管处升温，而使得镁合金管产生塑性变形。
Description
技术领域
本发明涉及一种镁合金管分段变径的方法及设备。
背景技术
近年镁合金因其强度高，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金更大，耐腐蚀性能好，密度小；它目前是实用金属中的最轻的金属，现被广泛应用于工业及生活领域，例如汽车车架，自行车车架，桌椅的支架等产品；由于多种产品设计的需要，有时需要在镁合金管做出变径，传统方法有两种：一是采用挤压变径法，即利用装在压力机上的模具，通过施加压力在一定的速度下进给，使镁合金管进入分段变径套管，金属在一定压力下而产生塑性变形，而制得更小直径的镁合金管，这对于延展性不好的金属，容易防止开裂，为了避免开裂，需要对原金属加热使其延展性更好以到达加工的要求；二是车削法，即利用工件的旋转运动和刀具的直线运动或曲线运动来改变镁合金管1的的形状和尺寸。
镁合金比较特殊，它延展性不好，直接挤压变径容易开裂，如果要采用加热使其延展性变好，又碰到镁合金可加热的温度范围很窄的问题：镁合金在温度低时延展性达不到要求，温度高则会引起燃烧，加热极难控制，镁合金管如需分段做两次变径，则更有难度，需分两次用不同的变径模具加工成型，成品率极低；所以现今镁合金变径的通用方法是车削法；车削法现今存在的问题有两个：一是原料浪费，因其原始镁合金管壁厚必须比成品更厚才能在车削后保持因有的厚度；二是会产生镁屑，镁屑性质活泼，高温下极易燃烧，而镁合金切削过程中，镁屑切口处大部分是未氧化的镁和镁合金，而车削时会产生高热量，如果不做好降温工作及镁屑收集，就极易引发燃烧事故。
发明内容
本发明的目的是克服上述缺陷，提供一种节省成本，节约能源，加工方便、安全的镁合金分段变径方法。
一种镁合金管分段变径的方法，其特征在于，包括以下步骤：
一、准备好要加工的镁合金管、分段变径套管和辅助夹具；所述变径套管包括喇叭口、变径内腔、二次喇叭口、二次变径内腔；所述喇叭口与变径内腔相通，变径内腔小于镁合金管的直径，喇叭口的开口直径略大于镁合金管的直径，向变径内腔方向逐渐变小，直至与变径内腔直径相同，变径内腔为圆柱形内腔；所述变径内腔与二次喇叭口相通，变径内腔与二次喇叭口的开口处直径相同；二次喇叭口与二次变径内腔相通，二次喇叭口的开口向二次变径内腔方向逐渐变小，直至与二次变径内腔直径相同，二次变径内腔为圆柱形内腔；所述的辅助夹具包括上卡件和下卡件，上卡件下方具有上槽；下卡件上方具有下槽，所述上槽和下槽组成的圆的直径与放入的镁合金管直径相同，所述上卡件和下卡件之间存着一定的空隙。
二、将镁合金管及分段变径套管固定安装于车床上，分段变径套管安装固定于车床的三爪卡盘上，镁合金管放置于辅助夹具中，辅助夹具安装于溜板箱的夹具上。
三、通过控制车床使镁合金管及分段变径套管对中。
四、通过车床数控使其分段变径套管转速转动，使其分段变径套管转速达到900转/分钟，溜板箱的夹具夹紧镁合金管进行进给溜板箱的进给速度保持在2毫米/分钟，直至镁合金管和分段变径套管接触；通过镁合金管及分段变径套管之间的相互运动、摩擦，而使得镁合金管位于分段变径套管处升温，而使得镁合金管产生塑性变形，缓慢进入分段变径套管中，而使得镁合金管变径。
五、控制溜板箱使得镁合金管退出分段变径套管，让镁合金管冷却以消除内应力。
六、镁合金管冷却后去除飞边毛刺，最终得到分段变径镁合金管成品。
所述镁合金管分段变径的方法：步骤五中，冷却为室温下自然冷却。
一种镁合金管分段变径的设备，包括车床，卡盘，溜板箱，夹具，其特征在于：还包括分段变径套管，辅助夹具；所述分段变径套管包括喇叭口、变径内腔、二次喇叭口、二次变径内腔，所述喇叭口与变径内腔相通，喇叭口的开口向变径内腔方向逐渐变小，直至与变径内腔直径相同，变径内腔为圆柱形内腔；变径内腔与二次喇叭口相通，变径内腔与二次喇叭口的开口处直径相同；二次喇叭口与二次变径内腔相通，二次喇叭口的开口向二次变径内腔方向逐渐变小，直至与二次变径内腔直径相同，二次变径内腔为圆柱形内腔；所述的辅助夹具包括上卡件和下卡件，上卡件下方具有上槽；下卡件上方具有下槽，所述上槽和下槽组成的圆的直径与放入的镁合金管直径相同，所述上卡件和下卡件之间存着一定的空隙。
进一步的，一种镁合金管分段变径的设备，还包括打磨设备。
进一步的，一种镁合金管分段变径的设备，所述的打磨设备为毛刺打磨机。
进一步的，一种镁合金管分段变径的设备，所述辅助夹具为镁合金材料制成。
进一步的，一种镁合金管分段变径的设备，所述喇叭口向内的倾斜角度设置为10-15度。
进一步的，一种镁合金管分段变径的设备，所述喇叭口开口处设有圆角。
综上，本发明节省成本，加工方便、安全，工作效率得到有效的提高。
附图说明
图1是本发明的产品示意图；
图2是本发明的加工示意图；
图3是本发明的分段变径套管示意图；
图4是本发明的镁合金管进入分段变径套管前示意图；
图5是本发明的镁合金管分段变径示意图；
图6是本发明的辅助夹具示意图；
图7是本发明的辅助夹具左视图。
具体实施方式
在具体实施方式中，一种镁合金管分段变径的方法，具体步骤如下：
一、准备好要加工的镁合金管、分段变径套管和辅助夹具；
二、将镁合金管及分段变径套管固定安装于车床上，分段变径套管安装固定于车床的三爪卡盘上，镁合金管放置于辅助夹具中，辅助夹具安装于溜板箱的夹具上；
三、通过控制车床使镁合金管及分段变径套管对中。
四、通过车床数控使其分段变径套管转速转动，使其分段变径套管转速达到900转/分钟，溜板箱的夹具夹紧镁合金管进行进给溜板箱的进给速度保持在2毫米/分钟，直至镁合金管和分段变径套管接触；通过镁合金管及分段变径套管之间的相互运动、摩擦，而使得镁合金管位于分段变径套管处升温，而使得镁合金管产生塑性变形，缓慢进入分段变径套管中，而使得镁合金管变径。
五、控制溜板箱使得镁合金管退出分段变径套管，让镁合金管冷却以消除内应力。
六、镁合金管冷却后去除飞边毛刺，最终得到变径镁合金管成品。
步骤二中，镁合金管可配合辅助夹具安装于溜板箱的夹具上，辅助夹具可以更稳定固定镁合金管的同时，还可以为镁合金管提供更好的保护。
步骤五中，冷却为室温下自然冷却。
步骤六中，使用毛刺打磨机来去除飞边毛刺。
本发明的有益效果为：解决了镁合金难以挤压变径的难题，在变径过程中无需另外对进给的镁合金加热，保证安全的同时也节省了能源损耗；另外解决了挤压变径中分段变径需要分两次变径单独进行，效率低的问题；而相对于车削法，本发明没有镁屑产生，避免镁屑了着火隐患，且节省了制作材料。
由于镁合金产生的热量是由：镁合金管和分段变径套管之间相对旋转运动的同时，通过溜板箱的进给速度提供相应的压力产生的，转速越慢，进给速度越慢，产生的温度就越低，压力也越低，反之则温度及压力越高；目前使用转速和进给量分别为：三爪卡盘旋转速度为900转/分钟，溜板箱的进给速度为2毫米/分钟；低于转速和进给量会导致产生的热量不足，镁合金管因其延展性不够进而开裂，影响合格产品的成本率；高于转速和进给量，虽然在镁合金管一次变径可以完成，但由于镁合金管二次变径时，由于镁合金管和分段变径套管之间摩擦力急剧加大，镁合金管在相对分段变径套管高速旋转摩擦时，容易产生扭曲变形，甚至使得镁合金管在高温高压下产生不规则形变甚至有被点燃的隐患。
为了使本发明的目的、技术方案更加清楚，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步说明：
实施例：
如图1～图7所示，采用本发明生产方法获得的变径镁合金管包括镁合金管1，原始段11，变径过渡段12，变径管13，二次变径段14，二次变径管15，车床2，三爪卡盘21，溜板箱22，夹具23，分段变径套管3，辅助夹具4。
变径套管3包括：喇叭口31、变径内腔32、二次喇叭口33、二次变径内腔34；喇叭口31与变径内腔32相通，变径内腔32的直径小于镁合金管1的直径，喇叭口31的开口直径略大于镁合金管1的直径，向变径内腔32方向逐渐变小，直至与变径内腔32直径相同，变径内腔32为圆柱形内腔；变径内腔32与二次喇叭口33相通，变径内腔32与二次喇叭口33的开口处直径相同；二次喇叭口33与二次变径内腔34相通，二次喇叭口33的开口向二次变径内腔34方向逐渐变小，直至与二次变径内腔34直径相同，二次变径内腔34为圆柱形内腔；喇叭口31开口处设有圆角311，喇叭口31向内的倾斜角度设置为15度，二次喇叭口33向内的倾斜角度设置为10度。
辅助夹具4由上卡件41和下卡件42组成，上卡件41，下卡件42由长方体铁块组成；上卡件41下方具有容纳镁合金管1的上槽411；下卡件42上方具有容纳镁合金管1的下槽421；工作时，先将相应直径的镁合金管1放入下卡件42上的下槽421，再在镁合金管1上盖上上卡件41；此时，上槽411和下槽421组成的圆的直径与放入的镁合金管1直径相同，上卡件41和下卡件42之间存着一定的空隙43，保证夹具23可通过辅助夹具4将镁合金管1夹紧。
将分段变径套管3安装于车床2的三爪卡盘21上，再将放有镁合金管1的辅助夹具4放入溜板箱22的夹具23上，通过操作车床控制台使镁合金管1及分段变径套管3完成对中；控制溜板箱22使镁合金管1尽可能靠近分段变径套管3，但两者不接触。
启动车床使得三爪卡盘21旋转，转速至900转/分钟，控制溜板箱22时镁合金向分段变径套管3进给，进入分段变径套管3的喇叭口31，溜板箱22的进给速度保持在2毫米/分钟，直至进给到镁合金管1需要变径的长度；由于喇叭口31直径逐渐向内缩小，使得镁合金管1及分段变径套管3之间产生接触，同时两者相互旋转运动而摩擦，而使得镁合金管1和分段变径套管3接触段升温；由溜板箱的压力及摩擦产生较高的温度，而使得镁合金管1产生塑性变形，缓慢进入分段变径套管中，而使得镁合金管1变径，镁合金管1在喇叭口31处形成变径过渡段12，在变径内腔32形成变径管13，在二次喇叭口33形成二次变径段14，在二次变径内腔34形成二次变径管15；最后控制溜板箱22使得镁合金管1退出分段变径套管3，冷却以消除内应力；镁合金管1冷却后通过毛刺打磨机去除飞边毛刺。
为了进一步避免镁合金挤压变径时，辅助夹具对镁合金管造成的损伤，辅助夹具材质用镁合金制成，两者硬度相当，使得辅助夹具可以更好的保护镁合金管。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，仍属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种镁合金管分段变径的方法，其特征在于，包括以下步骤：
一、准备好要加工的镁合金管、分段变径套管和辅助夹具；所述变径套管包括喇叭口、变径内腔、二次喇叭口、二次变径内腔；所述喇叭口与变径内腔相通，变径内腔小于镁合金管的直径，喇叭口的开口直径略大于镁合金管的直径，向变径内腔方向逐渐变小，直至与变径内腔直径相同，变径内腔为圆柱形内腔；所述变径内腔与二次喇叭口相通，变径内腔与二次喇叭口的开口处直径相同；二次喇叭口与二次变径内腔相通，二次喇叭口的开口向二次变径内腔方向逐渐变小，直至与二次变径内腔直径相同，二次变径内腔为圆柱形内腔；所述的辅助夹具包括上卡件和下卡件，上卡件下方具有上槽；下卡件上方具有下槽，所述上槽和下槽组成的圆的直径与放入的镁合金管直径相同，所述上卡件和下卡件之间存着一定的空隙；
二、将镁合金管及分段变径套管固定安装于车床上，分段变径套管安装固定于车床的三爪卡盘上，镁合金管放置于辅助夹具中，辅助夹具安装于溜板箱的夹具上；
三、通过控制车床使镁合金管及分段变径套管对中；
四、通过车床数控使其分段变径套管转速转动，使其分段变径套管转速达到900转/分钟，溜板箱的夹具夹紧镁合金管进行进给溜板箱的进给速度保持在2毫米/分钟，直至镁合金管和分段变径套管接触；通过镁合金管及分段变径套管之间的相互运动、摩擦，而使得镁合金管位于分段变径套管处升温，而使得镁合金管产生塑性变形，缓慢进入分段变径套管中，而使得镁合金管变径；
五、控制溜板箱使得镁合金管退出分段变径套管，让镁合金管冷却以消除内应力；
六、镁合金管冷却后去除飞边毛刺，最终得到分段变径镁合金管成品。
2.根据权利要求1所述的一种镁合金管分段变径的方法，其特征在于：步骤五中，冷却为室温下自然冷却。
3.一种镁合金管分段变径的设备，包括车床，卡盘，溜板箱，夹具，其特征在于：还包括分段变径套管，辅助夹具；所述分段变径套管包括喇叭口、变径内腔、二次喇叭口、二次变径内腔，所述喇叭口与变径内腔相通，喇叭口的开口向变径内腔方向逐渐变小，直至与变径内腔直径相同，变径内腔为圆柱形内腔；变径内腔与二次喇叭口相通，变径内腔与二次喇叭口的开口处直径相同；二次喇叭口与二次变径内腔相通，二次喇叭口的开口向二次变径内腔方向逐渐变小，直至与二次变径内腔直径相同，二次变径内腔为圆柱形内腔；所述的辅助夹具包括上卡件和下卡件，上卡件下方具有上槽；下卡件上方具有下槽，所述上槽和下槽组成的圆的直径与放入的镁合金管直径相同，所述上卡件和下卡件之间存着一定的空隙。
4.根据权利要求3所述的一种镁合金管分段变径的设备，其特征在于：还包括打磨设备。
5.根据权利要求4所述的一种镁合金管分段变径的设备，其特征在于：所述的打磨设备为毛刺打磨机。
6.根据权利要求3-5任一所述的一种镁合金管分段变径的设备，其特征在于：所述辅助夹具为镁合金材料制成。
7.根据权利要求6所述的一种镁合金管分段变径的设备，其特征在于：所述喇叭口向内的倾斜角度设置为10-15度。
8.根据权利要求7所述的一种镁合金管分段变径的设备，其特征在于：所述喇叭口开口处设有圆角。
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| Title |
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| 王强;吕德毅;: "镁合金变径管生产实践及改进", 山西冶金, no. 04, 31 August 2012 (2012-08-31), pages 37 - 38 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114653770A (zh) * | 2022-03-28 | 2022-06-24 | 太原科技大学 | 一种镁合金高性能板材的螺旋变径-连续扭转挤压模具 |
| CN114653770B (zh) * | 2022-03-28 | 2024-02-13 | 太原科技大学 | 一种镁合金高性能板材的螺旋变径-连续扭转挤压模具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108787770B (zh) | 2024-03-29 |
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