CN109570826A - 一种镁合金焊丝的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种镁合金焊丝的制备方法，步骤：铸锭挤压；线坯清理；预热；连续挤压：往挤压机中持续喂料，通过挤压速度的控制及温控系统的调整，维持连续挤压温度在380℃～450℃之间；拉拔；刮削；表面处理。本发明的制备方法不仅工艺简单、易操作，而且加工高效且经济成本低，采用连续挤压，大大提高了镁合金加工性能，有效解决了镁合金焊丝接头连接的难题，可生产出高品质镁合金无接头焊丝，能够满足自动MIG焊、TIG焊和激光复合焊等熔化焊对焊丝质量的要求，同时适合高品质镁合金焊丝工业化生产。

Description

一种镁合金焊丝的制备方法
技术领域
本发明涉及一种焊丝的加工工艺，尤其涉及一种镁合金焊丝的制备方法。
背景技术
镁合金比强度高、比刚度高，在相同的强度和刚度条件下，使用镁合金制造零件、承力结构件等可达到较大减重效果，除此之外，镁合金还具有减震性能好、铸造性能、切削加工性能优良等特点。因此，镁合金具有很好的应用开发前景。目前大尺寸、复杂结构镁合金成形主要使用焊接的方法，国内镁合金焊接用工业、半工业化镁合金焊丝加工主要通过热挤压的方法。镁合金由于其密排六方晶格结构，决定了其常温加工性能差、塑性低，生产实践中发现，当焊丝直径在2mm以下时，镁合金焊丝成形难度极大增加，生产效率较低，焊丝焊接稳定性也较差。镁合金焊丝在拉拔加工过程中容易出现断丝等现象，与铝合金焊生产工艺不同的是，镁合金焊丝生产过程中断丝无法通过现有的连接技术进行连接，生产加工连续性难以得到保障。
经查，现有公开号为CN 106180624的中国发明专利《一种镁合金焊丝制备方法》，其特征是步骤如下：在冷却水流量为500～1500L/h，冷却水温度为20～30℃，真空度为0.1～1Pa的条件下，将加热铸型中的熔融镁合金以1～100mm/min的拉坯速度制备出直径为4.0～8.0mm的线坯；将镁合金线坯进行3～15道次拉拨加工，拉拨道次延伸系数为1.1～1.5，最终获得直径为1.0～3.0mm的镁合金焊丝。本发明提供一种镁合金焊丝的制备方法，该方法工艺简单、效率高，可以制备直径尺寸为2.0mm以下的镁合金焊丝。该制备方法需要通过3～15道次拉拔加工，最终获得直径1.0～3.0mm镁合金焊丝，虽然多道次拉拔能加工出直径2.0mm以下焊丝，但是随着直径尺寸逐渐降低，单次拉拔变形量不足10％，即使经过中间退火处理，拉拔效率仍极低，更重要的是无法解决挤压线材接头连接的问题，无法进行镁合金焊丝工业化生产。因此，开发一种更适合于镁合金焊丝加工的技术具有重要的应用价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、加工高效且成本低的镁合金焊丝的制备方法，有效解决了镁合金焊丝接头连接的难题，可实现工业化生产。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种镁合金焊丝的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)铸锭挤压：挤压温度为385℃～450℃，挤压模具温度为380℃～450℃，挤压速率为0.6～2m/min，挤压比为9～15，挤压加工成Ф9～10mm线坯，并缠绕成卷；
2)线坯清理：清除线坯表面氧化皮，并使用丙酮清洗表面油污及灰尘；
3)预热：使用在线感应加热或者管式电阻加热的方法，对预挤压坯料进行预热，加热温度250℃～300℃，通过高速挤压的方法，使模具逐渐升温至380℃～440℃；
4)连续挤压：往挤压机中持续喂料，通过挤压速度的控制及温控系统的调整，维持连续挤压温度在380℃～450℃之间，线坯连续挤压速度为2～10m/min；
5)拉拔：对经过连续挤压后的线材进行室温拉拔定径整形加工；
6)刮削：对拉拔后的线材进行室温刮削、聚晶定径加工；
7)最后对刮削处理后的焊丝进行表面处理，烘干出线后将成品焊丝层绕成盘、真空密封包装。
作为改进，所述步骤1)铸锭挤压之前需要将镁合金铸锭均匀化退火处理之后进行定尺锯切及车皮处理。
优选，所述步骤1)挤压加工成Ф9.5mm线坯。
进一步，所述步骤2)的线坯清理是采用自动钢丝刷机械清理装置进行清理。
进一步，所述步骤4)连续挤压的挤压机包括挤压轮、挤压模具和挤压腔，连续挤压的具体过程为：挤压轮旋转，借助于槽壁上的摩擦力不断地将杆状坯料送入而实现连续挤压，连续挤压时坯料与工具表面摩擦产生热量加热坯料，合金在挤压腔中充分变形最后通过挤压模具，得到所需要直径的线材；其中挤压模具是根据加工焊丝的直径规格而定，当加工焊丝的Ф1.60mm时，挤压模具模孔直径Ф1.75～2.1mm，当加工焊丝的Ф1.20mm时，挤压模具模孔直径1.32～1.45mm。
进一步，所述步骤5)拉拔的工艺参数是根据加工焊丝的直径规格而定，当加工焊丝的Ф1.60mm时，拉拔道次为2道，拉拔速度2～6m/s，拉拔模直径1.68～1.75mm，当加工焊丝的Ф1.20mm时，拉拔道次为2道，拉拔速度1～4m/s，拉拔模直径1.26～1.32mm。
进一步，所述步骤6)的刮削的工艺参数是根据加工焊丝的直径规格而定，当加工焊丝的Ф1.60mm时，刮削道次为2道，刮削速度2～8m/s，刮削模直径1.64～1.61mm，当加工焊丝的Ф1.20mm时，刮削道次为2道，刮削速度1～4m/s，刮削模直径1.24～1.21mm，聚晶模直径1.20mm。
最后，所述步骤7)的表面处理是指采用在线丙酮气化喷雾清洗焊丝表面，并通过在线绕带清洗装置对焊丝进行表面处理。
与现有技术相比，本发明的优点在于：利用连续挤压工艺，利用摩擦所产生的热量对挤压坯料进行升温，无需加热从而节省了能源，可以将Ф9.5mm线坯直接挤压成接近目标焊丝直径的线材，解决了镁合金焊丝接头连接技术“瓶颈”，同时极大减少拉拔道次，减少时间和经济成本，适合高品质镁合金焊丝工业化生产；拉拔、刮削和光量化处理等加工工艺，解决了现有技术生产的镁合金焊丝规格尺寸不均匀、表面光洁度不够、焊丝挺直度无法保证焊接过程送丝流畅性等问题。本发明的制备方法不仅工艺简单、易操作，而且加工高效且成本低，有效解决了镁合金焊丝接头连接的难题，可生产出高品质镁合金无接头焊丝，能够满足自动MIG焊、TIG焊和激光复合焊等熔化焊对焊丝质量的要求，同时可实现工业化生产。
附图说明
图1是本发明提供的连续挤压工序的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
制备Ф1.2mm直径规格AZ31镁合金焊丝，具体制备具体为：
一、铸锭挤压：将Ф110mm铸锭毛坯450℃/24h均匀化退火处理并锯切、车皮成长450mm、Ф100mm锭坯，为挤压做准备。预先将挤压模具、滑动模具与挤压筒分别加热至380℃，镁合金棒料加热至400℃。首料挤压速度1m/min、正常挤压速度1.5m/min、挤压比15，将铸锭挤压为Ф9.5mm直杆，并缠绕成卷。
二、线坯清理：使用钢丝刷自动清理装置清除线Ф9.5mm线坯表面氧化皮，并使用丙酮清洗表面油污及灰尘，确保挤压线坯表面无氧化物、油污及毛刺等缺陷。
三、预热：使用在线管式电阻加热的方法，对预挤压坯料进行预热，加热温度300℃，通过高速挤压的方法，使模具逐渐升温至380℃～420℃。
四、连续挤压：如图1所示，挤压机包括挤压轮1、挤压靴2、挤压模具4、进料板3、挤压垫5和堵头6，挤压轮1由驱动轴带动旋转，挤压靴2的上端凹设有弓形槽与挤压轮1相接触，进料板3设置在挤压靴2的一侧，挤压垫5设置在挤压靴2和进料板3的下方，挤压垫5的中部开设有供挤压模具4置入的开口，挤压模具4的上端与挤压靴2和进料板3之间形成挤压腔7，线坯8放置在进料板8上与挤压轮1相切，并通过挤压轮1旋转送入挤压腔7，堵头6设置在挤压腔7的出口端，使得合金只能从挤压模具4流出；
连续挤压的具体过程为：往挤压机中持续喂料，当挤压轮1旋转时，借助于槽壁上的摩擦力不断地将线坯8送入而实现连续挤压，连续挤压时线坯8与工具表面摩擦产生热量加热线坯8，合金在挤压腔中充分变形最后通过挤压模具4，得到所需要直径的线材，通过挤压速度的控制及温控系统的调整，维持连续挤压温度在380℃～420℃之间，线坯连续挤压速度为5.5～8.5m/min，挤压模具4的模孔直径1.36mm。
五、拉拔：对经过连续挤压后的线材进行室温拉拔定径整形加工，拉拔工艺参数如表3所示：
表3拉拔工艺参数
六、刮削：对拉拔后的线材进行室温刮削、聚晶定径加工，刮削工艺参数如表4所示:
表4刮削工艺参数
七、表面处理：采用在线丙酮气化喷雾清洗焊丝表面，并通过在线绕带清洗装置等措施对焊丝进行表面处理，经过在线烘干装置出线后将成品焊丝层绕成盘、真空密封包装。
实施例2
制备Ф1.6mm直径规格Mg-Zn-Y-Zr稀土镁合金焊丝，具体步骤为：
一、铸锭挤压：将铸锭Ф110mm铸锭毛坯480℃/24h均匀化退火处理并锯切、车皮成450mm、Ф100mm锭坯，为挤压做准备。预先将挤压模具、滑动模具与挤压筒分别加热至430℃，同时将镁合金棒料加热至450℃。以首料挤压速度1m/min、正常挤压速度1m/min、挤压比为10，将铸锭挤压为Ф9.5mm直杆，并缠绕成卷。
二、线坯清理：使用钢丝刷自动清理装置清除线Ф9.5mm线坯表面氧化皮，并使用丙酮清洗表面油污及灰尘，确保挤压线坯表面无氧化物、油污及毛刺等缺陷。
三、预热：使用在线管式电阻加热的方法，对预挤压坯料进行预热，加热温度300℃，通过高速挤压的方法，使模具逐渐升温至400℃～440℃。
四、连续挤压：如图1所示，挤压机包括挤压轮1、挤压靴2、挤压模具4、进料板3、挤压垫5和堵头6，挤压轮1由驱动轴带动旋转，挤压靴2的上端凹设有弓形槽与挤压轮1相接触，进料板3设置在挤压靴2的一侧，挤压垫5设置在挤压靴2和进料板3的下方，挤压垫5的中部开设有供挤压模具4置入的开口，挤压模具4的上端与挤压靴2和进料板3之间形成挤压腔7，线坯8放置在进料板8上与挤压轮1相切，并通过挤压轮1旋转送入挤压腔7，堵头6设置在挤压腔7的出口端，使得合金只能从挤压模具4流出；
连续挤压的具体过程为：往挤压机中持续喂料，当挤压轮1旋转时，借助于槽壁上的摩擦力不断地将线坯8送入而实现连续挤压，连续挤压时线坯8与工具表面摩擦产生热量加热线坯8，合金在挤压腔中充分变形最后通过挤压模具4，得到所需要直径的线材，通过挤压速度的控制及温控系统的调整，维持连续挤压温度在400℃～440℃之间，线坯连续挤压速度为2.5～5m/min，挤压模具4的模孔直径1.75mm。
五、拉拔：对经过连续挤压后的线材进行室温拉拔定径整形加工，拉拔工艺参数如表3所示：
表3拉拔工艺参数
六、刮削：对拉拔后的线材进行室温刮削、聚晶定径加工，刮削工艺参数如表4所示：
表4刮削工艺参数
七、表面处理：采用在线丙酮气化喷雾清洗焊丝表面，并通过在线绕线清洗装置等措施对焊丝进行表面处理，经过在线烘干装置出线后将成品焊丝层绕成盘、真空密封包装。

Claims (8)

1.一种镁合金焊丝的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)铸锭挤压：挤压温度为385℃～450℃，挤压模具温度为380℃～450℃，挤压速率为0.6～2m/min，挤压比为9～15，挤压加工成Ф9～10mm线坯，并缠绕成卷；
2)线坯清理：清除线坯表面氧化皮，并使用丙酮清洗表面油污及灰尘；
3)预热：使用在线感应加热或者管式电阻加热的方法，对预挤压坯料进行预热，加热温度250℃～300℃，通过高速挤压的方法，使模具逐渐升温至380℃～440℃；
4)连续挤压：往挤压机中持续喂料，通过挤压速度的控制及温控系统的调整，维持连续挤压温度在380℃～450℃之间；线坯连续挤压控制速度为2～10m/s。
5)拉拔：对经过连续挤压后的线材进行室温拉拔定径整形加工；
6)刮削：对拉拔后的线材进行室温刮削、聚晶定径加工；
7)最后对刮削处理后的焊丝进行表面处理，烘干出线后将成品焊丝层绕成盘、真空密封包装。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)铸锭挤压之前需要将镁合金铸锭均匀化退火处理之后进行定尺锯切及车皮处理。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)挤压加工成Ф9.5mm线坯。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2)的线坯清理是采用自动钢丝刷机械清理装置进行清理。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤4)连续挤压的挤压机包括挤压轮、挤压模具和挤压腔，连续挤压的具体过程为：挤压轮旋转，借助于槽壁上的摩擦力不断地将杆状坯料送入而实现连续挤压，连续挤压时坯料与工具表面摩擦产生热量加热坯料，合金在挤压腔中充分变形最后通过挤压模具，得到所需要直径的线材；其中挤压模具是根据加工焊丝的直径规格而定，当加工焊丝的Ф1.60mm时，挤压模具模孔直径Ф1.75～2.1mm，当加工焊丝的Ф1.20mm时，挤压模具模孔直径1.32～1.45mm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤5)拉拔的工艺参数是根据加工焊丝的直径规格而定，当加工焊丝的Ф1.60mm时，拉拔道次为2道，拉拔速度2～6m/s，拉拔模直径1.68～1.75mm，当加工焊丝的Ф1.20mm时，拉拔道次为2道，拉拔速度1～4m/s，拉拔模直径1.26～1.32mm。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤6)的刮削的工艺参数是根据加工焊丝的直径规格而定，当加工焊丝的Ф1.60mm时，刮削道次为2道，刮削速度2～8m/s，刮削模直径1.64～1.61mm，聚晶模直径1.60mm；当加工焊丝的Ф1.20mm时，刮削道次为2道，刮削速度1～4m/s，刮削模直径1.24～1.21mm，聚晶模直径1.20mm。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤7)的表面处理是指采用在线丙酮气化喷雾清洗焊丝表面，并通过在线绕带清洗装置对焊丝进行表面处理。
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