CN109513832A - 一种金属板材等温模压变形处理方法 - Google Patents

一种金属板材等温模压变形处理方法 Download PDF

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Abstract

一种金属板材等温模压变形处理方法，属于金属处理技术领域。其特征在于：处理步骤为：1）将热轧态的镁合金板材进行退火处理，退火处理的温度为295℃~305℃、时间为53 min~67min，退火过程采用氧化铝覆埋保护；2）对镁合金板材实施等温模压变形：先将镁合金板材压弯，再将镁合金板材压平，再错位后重复一次上述操作，压弯模的下压速率为4.8 mm/min~5.3mm/min，温度控制在195℃~205℃。本发明提供了一种金属板材处理方法，能够获得较为理想的晶粒细化效果，且使板材的力学性能得到显著提高。

Description

一种金属板材等温模压变形处理方法
技术领域
一种金属板材等温模压变形处理方法，属于金属处理技术领域。
背景技术
镁合金是目前工程应用中最轻的金属结构材料，具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼减震性好、导热性好、电磁屏蔽效果佳、机加工性能优良等优点，在航空航天、交通运输、电子通讯等领域具有广阔的应用前景。然而，镁合金的室温塑性变形能力差，脆性大，且绝对强度偏低，高温力学性能较差，耐蚀性不佳，从而严重制约了镁合金的工程应用。
2002年由韩国学者提出的模压变形技术是一种适用于制备大体积超细晶金属板材的新型剧烈塑性变形方法，该方法有效克服了其它方法在制备大体积超细晶板材方面的缺点，工艺过程简单，对环境无污染，具有良好的工业应用前景。然而，目前关于模压变形技术的研究主要针对塑性较好的纯金属或合金板材，而对于室温塑性较差的镁、钛等合金的研究并不多见。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能使金属板材晶粒细化与力学性能改善的金属板材等温模压变形处理方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该金属板材等温模压变形处理方法，其特征在于：处理步骤为：
1）将热轧态的镁合金板材进行退火处理，退火处理的温度为295℃~305℃、时间为53min ~67min，退火过程采用氧化铝覆埋保护；
2）对镁合金板材实施等温模压变形：先将镁合金板材压弯，再将镁合金板材压平，再错位后重复一次上述操作，压弯模的下压速率为4.8 mm/min~5.3mm/min，温度控制在195℃~205℃。
本发明先对镁合金板材这类难变形板材进行特定的退火工艺处理，退火工艺采用氧化铝覆埋保护，能防止板材表面发生氧化；再在恒温条件下进行剧烈塑性变形，最终获得了理想的晶粒细化与力学性能改善效果。
优选的，所述的等温模压变形所用的设备，包括下模板和上模板，下模板的上方固定有下模，下模包括凹陷设置的压弯模下模和压平模下模；所述的上模板的下方固定有上模，上模包括外凸设置的压弯模上模、压平模上模；压弯模上模和压弯模下模上下对应设置，压弯模上模和压弯模下模上设有等腰梯形的压弯齿，压平模上模和压平模下模上下对应设置；压弯模上模和压弯模下模的间距与压平模上模和压平模下模的间距相同；所述的下模和上模的两侧设有连接下模板和上模板的导向装置；所述的下模和上模内布有加热保温装置。
本发明提供一套适用于镁合金等难变形金属板材的等温模压变形实验设备，模具采用导柱导套导向装置。将模具设计为镶块式结构，并安装在同一模座上。实验时，无需拆卸模块即可交替使用两套模具，完成模压变形过程，省去频繁拆装模块和反复加热模具所需时间，显著提高实验效率。
优选的，所述的下模板与下模之间设有下垫板。
优选的，所述的上模板与上模之间设有上垫板。
优选的，所述的下模板与下模之间设有下垫板，所述的上模板与上模之间设有上垫板。
优选的，所述的导向装置为上下套装的导套和导柱。
优选的，所述的加热保温装置包括干式加热管和温度传感器，多条干式加热管和温度传感器均布在上模和下模内，干式加热管和温度传感器连接有控制电路。在每一模具镶块内均布插入6支功率为1.5kW的干式加热管和温度传感器，控制电路通过电磁继电器控制加热管的开关来精确控制模块温度。系统加热温度可达500℃，可控制温度在设定值±5℃范围内变化，完全满足实验要求。
优选的，所述的等腰梯形的压弯齿的侧面的倾角的大小为45º，压弯齿的顶面宽度与镁合金板材的厚度相同。优选的角度下进行等温模压变形能得到更理想的晶粒细化效果和力学性能。
优选的，所述的退火处理的温度为298℃~302℃、时间为58 min~63min。
优选的，所述的压弯模的下压速率为4.9 mm/min~5.1mm/min，温度控制在199℃~202℃。
与现有技术相比，本发明的一种金属板材等温模压变形处理方法所具有的有益效果是：本发明提供了一种金属板材处理方法，能够获得较为理想的晶粒细化效果，且使板材的力学性能得到显著提高。本发明还设计一套适用于镁合金等难变形金属板材的等温模压变形实验设备，模具采用导柱导套导向装置。将模具设计为镶块式结构，并安装在同一模座上。实验时，无需拆卸模块即可交替使用两套模具，完成模压变形过程，省去频繁拆装模块和反复加热模具所需时间，显著提高实验效率。本发明对难变形板材进行剧烈塑性变形，最终获得了理想的晶粒细化与力学性能改善效果。
附图说明
图1为本发明的一种金属板材等温模压变形处理方法所用设备的示意图。
图2为图1中的a处放大图。
其中，1、下模板 2、下垫板 3、压弯模下模 4、压弯模上模 5、上模板 6、上垫板 7、导套 8、导柱 9、压平模上模 10、压平模下模 A、倾角 b、顶面宽度。
具体实施方式
参照附图1、2：一种金属板材等温模压变形过程设备：包括下模板1和上模板5，下模板1的上方固定有下模，下模包括凹陷设置的压弯模下模3和压平模下模10；上模板5的下方固定有上模，上模包括外凸设置的压弯模上模4、压平模上模9；压弯模上模4和压弯模下模3上下对应设置，压弯模上模4和压弯模下模3上设有等腰梯形的压弯齿，等腰梯形的压弯齿的侧面的倾角A的大小为45º，压弯齿的顶面宽度b与镁合金板材的厚度相同；压平模上模9和压平模下模10上下对应设置；压弯模上模4和压弯模下模3的间距与压平模上模9和压平模下模10的间距相同；下模和上模的两侧设有连接下模板1和上模板5的导向装置，导向装置为上下套装的导套7和导柱8；下模和上模内布有加热保温装置，加热保温装置包括干式加热管和温度传感器，多条干式加热管和温度传感器均布在上模和下模内，干式加热管和温度传感器连接有控制电路；下模板1与下模之间设有下垫板2，上模板5与上模之间设有上垫板6。
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，其中实施例1为最佳实施。实施例和对比例所用镁合金板材化学成分如表1所示。
表1 AZ31B镁合金成分检验报告(质量分数/%)
。
实施例1
1）将热轧态的镁合金板材进行退火处理，退火处理的温度为300℃、时间为60min，退火过程采用氧化铝覆埋保护，以防止板材表面发生氧化；
2）将等温模压安装在YAW-5000F电液伺服压缩试验机上，对镁合金板材实施2道次的等温模压变形：先用压弯模上模4和压弯模下模3将实验板材压弯，再用压平模上模9和压平模下模10将实验板材压平，再错位后重复一次上述操作，压弯模的下压速率为5mm/min，温度控制在200℃。
实施例2
1）将热轧态的镁合金板材进行退火处理，退火处理的温度为302℃、时间为58 min，退火过程采用氧化铝覆埋保护，以防止板材表面发生氧化；
2）将等温模压安装在YAW-5000F电液伺服压缩试验机上，对镁合金板材实施2道次的等温模压变形：先用压弯模上模4和压弯模下模3将实验板材压弯，再用压平模上模9和压平模下模10将实验板材压平，再错位后重复一次上述操作，压弯模的下压速率为5.1mm/min，温度控制在202℃。
实施例3
1）将热轧态的镁合金板材进行退火处理，退火处理的温度为298℃、时间为63min，退火过程采用氧化铝覆埋保护，以防止板材表面发生氧化；
2）将等温模压安装在YAW-5000F电液伺服压缩试验机上，对镁合金板材实施2道次的等温模压变形：先用压弯模上模4和压弯模下模3将实验板材压弯，再用压平模上模9和压平模下模10将实验板材压平，再错位后重复一次上述操作，压弯模的下压速率为4.9 mm/min，温度控制在199℃。
实施例4
1）将热轧态的镁合金板材进行退火处理，退火处理的温度为295℃、时间为67min，退火过程采用氧化铝覆埋保护，以防止板材表面发生氧化；
2）将等温模压安装在YAW-5000F电液伺服压缩试验机上，对镁合金板材实施2道次的等温模压变形：先用压弯模上模4和压弯模下模3将实验板材压弯，再用压平模上模9和压平模下模10将实验板材压平，再错位后重复一次上述操作，压弯模的下压速率为4.8mm/min，温度控制在195℃。
实施例5
1）将热轧态的镁合金板材进行退火处理，退火处理的温度为305℃、时间为53min，退火过程采用氧化铝覆埋保护，以防止板材表面发生氧化；
2）将等温模压安装在YAW-5000F电液伺服压缩试验机上，对镁合金板材实施2道次的等温模压变形：先用压弯模上模4和压弯模下模3将实验板材压弯，再用压平模上模9和压平模下模10将实验板材压平，再错位后重复一次上述操作，压弯模的下压速率为5.3mm/min，温度控制在205℃。
对比例1
将热轧态的镁合金板材在不经过退火处理的情况下直接进行等温模压变形。
对比例2
基本工艺同实施例1，不同的是退火处理的温度为320℃。
对比例3
基本工艺同实施例1，不同的是等温模压变形的温度为250℃。
对实施例和对比例处理后的板材进行室温单向拉伸实验、维氏显微硬度测试实验等性能测试，性能测试结果见表1。
表1性能测试结果
。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种金属板材等温模压变形处理方法，其特征在于：处理步骤为：
1）将热轧态的镁合金板材进行退火处理，退火处理的温度为295℃~305℃、时间为53min ~67min，退火过程采用氧化铝覆埋保护；
2）对镁合金板材实施等温模压变形：先将镁合金板材压弯，再将镁合金板材压平，再错位后重复一次上述操作，压弯模的下压速率为4.8 mm/min~5.3mm/min，温度控制在195℃~205℃。
2.根据权利要求1所述的一种金属板材等温模压变形处理方法，其特征在于：所述的等温模压变形所用的设备，包括下模板（1）和上模板（5），下模板（1）的上方固定有下模，下模板包括凹陷设置的压弯模下模（3）和压平模下模（10）；所述的上模板（5）的下方固定有上模，上模板包括外凸设置的压弯模上模（4）、压平模上模（9）；压弯模上模（4）和压弯模下模（3）上下对应设置，压弯模上模（4）和压弯模下模（3）上设有等腰梯形的压弯齿，压平模上模（9）和压平模下模（10）上下对应设置；压弯模上模（4）和压弯模下模（3）的间距与压平模上模（9）和压平模下模（10）的间距相同；所述的下模和上模的两侧设有连接下模板（1）和上模板（5）的导向装置；所述的下模和上模内布有加热保温装置。
3.根据权利要求2所述的一种金属板材等温模压变形处理方法，其特征在于：所述的下模板（1）与下模之间设有下垫板（2）。
4.根据权利要求2所述的一种金属板材等温模压变形处理方法，其特征在于：所述的上模板（5）与上模之间设有上垫板（6）。
5.根据权利要求2所述的一种金属板材等温模压变形处理方法，其特征在于：所述的下模板（1）与下模之间设有下垫板（2），所述的上模板（5）与上模之间设有上垫板（6）。
6.根据权利要求2所述的一种金属板材等温模压变形处理方法，其特征在于：所述的导向装置为上下套装的导套（7）和导柱（8）。
7.根据权利要求2所述的一种金属板材等温模压变形处理方法，其特征在于：所述的加热保温装置包括干式加热管和温度传感器，多条干式加热管和温度传感器均布在上模和下模内，干式加热管和温度传感器连接有控制电路。
8.根据权利要求2所述的一种金属板材等温模压变形处理方法，其特征在于：所述的等腰梯形的压弯齿的侧面的倾角（A）的大小为45º，压弯齿的顶面宽度（b）与镁合金板材的厚度相同。
9.根据权利要求1所述的一种金属板材等温模压变形处理方法，其特征在于：所述的退火处理的温度为298℃~302℃、时间为58 min~63min。
10.根据权利要求1所述的一种金属板材等温模压变形处理方法，其特征在于：所述的压弯模的下压速率为4.9 mm/min~5.1mm/min，温度控制在199℃~202℃。
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