CN112620384B - 一种镁合金板材室温增厚方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种镁合金板材室温增厚方法及装置，涉及有色金属材料塑性变形及应用的技术领域，具体方案如下：首先在室温下，通过弯曲模具使镁合金板材发生弯曲变形；之后在室温下通过矫直模具对弯曲变形的镁合金板材进行限宽压直；最后单次或多次反复弯曲矫直，实现镁合金板材的增厚。通过室温下的弯曲压直实现镁合金板材增厚的方法不仅具有现有增厚技术中可以实现在镁合金板材中预制拉伸孪晶的目的，且更加节能、组织更均匀、适用性更广泛、操作更方便。此方法的工艺先进，数据精确翔实，是一种先进镁合金板材增厚的方法。

Description

一种镁合金板材室温增厚方法及装置

技术领域

本发明涉及有色金属材料塑性变形及应用的技术领域，特别是涉及一种镁合金板材室温增厚方法及装置。

背景技术

室温下镁合金板材的横向压缩或增厚较难实现，主要原因是镁合金板材在承受横向压力时容易出现失稳现象。但是在一些特殊情况下，需要使镁合金板材发生横向压缩，实现镁合金板材的增厚。目前，实现镁合金板材增厚的方法都基于高温，还没有一种在室温下使镁合金板材有效增厚的塑性加工方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种镁合金板材室温增厚方法及装置，通过对板材反复进行弯曲矫直，以改善镁合金板材室温增厚时易开裂的技术难题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种镁合金板材室温增厚方法，主要包括如下步骤：

S1：室温下，通过弯曲模具使镁合金板材发生弯曲变形；

S2：室温下，通过矫直模具对弯曲变形的镁合金板材进行限宽压直；

S3：单次或多次反复步骤S1-S2，实现镁合金板材的增厚。

可选的，步骤S1的执行方法如下：

S11：将镁合金板材置于型腔为矩形的侧开口开合式弯曲模具内，并采用与模具开口处尺寸相对应的顶盖将模具封口；

S12：将封口后的模具顶盖朝上，向顶盖处施压使处于模具中的镁合金板材侧向受压发生弯曲变形。

可选的，步骤S12中，作用于顶盖的施压压强为2MPa，施压时间为5min。

可选的，步骤S2的执行方法如下：

S21：将经过弯曲的镁合金板材取出，并置于腔体形状为矩形的开合式限宽压直模具中；

S22：将放有弯曲镁合金板材的模具放置在轧机下，调整轧机压下量进行轧制，使弯曲的镁合金板材压直。

步骤S22之后还包括开模步骤：打开开合式限宽压直模具，取出限宽压直后的镁合金板材。

同时，本发明提出一种能够执行上述镁合金板材室温增厚方法的镁合金板材室温增厚装置，包括：

压力机，所述压力机包括底座和加载机构；

弯曲模具，所述弯曲模具设置于所述底座上，包括敞口型腔和设置于所述敞口型腔开口处的封口模具，所述封口模具与所述加载机构连接；

限宽压直模具，所述限宽压直模具包括封口上模和敞口下模，弯曲板材置于所述封口上模和所述敞口下模之间，且所述敞口下模的宽边内侧设置有限位块；所述限宽压直模具用于放置在轧机上，通过所述轧机对模具进行下压轧制，将所述敞口下模内的弯曲板材压直。

可选的，所述压力机还包括顶座，所述顶座位于所述底座的上方，且所述顶座与所述底座之间连接有支撑柱。

可选的，所述顶座和所述底座上分别设置有上压块和下压块，所述上压块和所述下压块之间为模具放置空间；且所述上压块的顶端连接所述加载机构，底端连接所述封口模具。

可选的，所述弯曲模具采用模具钢5CrMnMo材料制作；所述限宽压直模具采用模具钢5CrMnMo材料制作。

可选的，所述加载机构包括液压缸和控制箱，所述控制箱安装于所述底座上，并与所述液压缸电性连接。所述控制箱上配置有油压表、显示屏、电源开关、电源指示灯、行程控制开关、压力控制开关、紧急停止按钮等。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明针对目前镁合金板材厚向增厚技术，在使镁合金板材发生弯曲时，极易在弯曲的波峰/波谷处开裂，从而需要在高温下进行的现状，通过矩形模具腔体+侧向施压的方式，使镁合金板材在弯曲时通过腔体的摩擦力抵消掉部分压力，从而有效抑制镁合金板弯曲变形时在波峰/波谷处开裂的问题，并通过后续在限宽压直模具中进行压直变形，达到增厚的目的。本发明通过室温下的弯曲压直实现镁合金板材增厚的方法不仅具有现有增厚技术中可以实现在镁合金板材中预制拉伸孪晶的目的，且更加节能、组织更均匀、适用性更广泛、操作更方便。此方法的工艺先进，数据精确翔实，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明镁合金板材室温增厚装置的结构示意图；

图2为本发明镁合金板材室温增厚装置的工作状态示意图；

图3为本发明镁合金板材的弯曲变形原理图；

图4为本发明弯曲板材的限宽压直原理图；

其中，附图标记为：弯曲模具100、限宽压直模具200、板材300、底座401、顶座402、支撑柱403、下压块404、液压缸405、上压块406、第一接线管407、第二接线管408、控制箱409、显示屏410、第一电源开关411、第二电源开关412、紧急停止按钮413、油压表414、上轧辊501、下轧辊502。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种镁合金板材室温增厚方法及装置，通过对板材反复进行弯曲矫直，以改善镁合金板材室温增厚时易开裂的技术难题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

本实施例提供一种室温镁合金板材增厚方法，主要包括下述步骤：

S1：室温下，通过特定模具使镁合金板材发生弯曲变形；

S2：将发生弯曲后的镁合金板材放置到矫直模具中，在轧机下进行限宽压直；

S3：重复上述步骤，经过一次或者多次弯曲变形+限宽压直实现镁合金板材的增厚。

本实施例中，步骤S1的具体执行方式如下：室温下将镁合金板材置于型腔为矩形的侧开口开合式弯曲模具内，并将与模具开口处尺寸相对应的顶盖将模具封口；之后将封口后的模具顶盖朝上，向顶盖处施压使处于模具中的镁合金板材侧向受压发生弯曲变形，施压压强为2MPa，施压时间为5min。其中，镁合金板材由于一侧受到压力的作用而发生弯曲，又由于置于模具中，不会使其弯曲过大而发生失稳断裂。

本实施例中，步骤S2的具体执行方式如下：将经过弯曲的镁合金板材取出，并置于腔体形状为矩形的开合式限宽模具中，在轧机下对弯曲变形的镁合金板材实现限宽压缩。最后，打开开合式限宽压直模具，取出限宽压直后的镁合金板材。

实施例二

本实施例提供一种镁合金板材增厚装置，可用于实施例一所述镁合金板材增厚方法的实施。如图1-4所示，镁合金板材增厚装置包括轧机、压力机、弯曲模具100和限宽压直模具200，其中：

压力机包括相对设置的底座401和顶座402，底座401和顶座402之间连接有支撑柱403，底座401上设置有下压块404，顶座402上设置有上压块406，上压块406和下压块404之间为模具放置空间，顶座402上还设置有液压缸405，液压缸405连接上压块406，用于给弯曲模具100施加弯曲压力。底座402的一侧还设置有控制箱409，控制箱409通过第一接线管407和第二接线管408与液压缸405连接。

弯曲模具100设置于上压块406上。弯曲模具100为型腔为矩形的侧开口开合式弯曲模具，包括敞口型腔和与模具开口处尺寸相对应的封口模具；板材300置于敞口型腔后，采用封口模具将敞口型腔封口，之后调转弯曲模具100使封口模具朝上，且位于上压块406的正下方。其中，敞口型腔为矩形腔，由下模、前模和后模组成，封口模具作为上模。

限宽压直模具200为腔体形状为矩形的开合式限宽模具，包括封口上模和敞口下模，板材300位于封口上模和敞口下模之间。且敞口下模的宽边内侧设置有用于对弯曲变形的板材进行限宽矫直增厚时的垫块。

如图4所示，轧机包括上轧辊501和下轧辊502，限宽压直模具200位于上下轧辊之间，且上轧辊501用于给封口上模施压，下轧辊502用于给底部的敞口下模施压，上轧辊501和下轧辊502对限宽压直模具200轧制施压的同时，反向同步转动，最终将弯曲的板材压直。

本实施例中，弯曲模具100优选采用模具钢5CrMnMo材料制作；开合式的限宽压直模具200同样优选采用模具钢5CrMnMo材料制作。

本实施例中，如图1-2所示，控制箱409上配置有油压表414、显示屏410、第一电源开关411、第二电源开关412、紧急停止按钮413等。控制箱409为一种现有技术，具体结构和工作原理在此不再赘述。

实施例三

本实施例以商用AZ31镁合金板为实验对象，根据实施例一所述方法和实施例二所述装置对AZ31镁合金板进行增厚。弯曲模具100的型腔尺寸为100mm×95mm×10mm，型腔表面粗糙度Ra＝0.08-0.16μm；限宽压直模具200的型腔尺寸为86mm×86mm×8mm，型腔表面粗糙度Ra 0.08-0.16μm；镁合金板材的轧制方向(RD)长度为86mm，横向(TD)长度为91mm，厚度为2.7mm；具体步骤如下：

(1)将镁合金板材各个表面打磨平整；

(2)将86mm×91mm×2.7mm的镁合金板材放置到弯曲模具100内，放置方式为板材TD平行于模具宽的方向，板材RD平行于模具长的方向；

(3)使镁合金板材发生弯曲变形，具体如下：

①将弯曲模具100竖直立于压力机的底座401和顶座402之间，并将镁合金板材置于弯曲模具腔体中；

②将压力机的上压块406垂直对准弯曲模具100，开启液压缸405，对弯曲模具100中的镁合金板进行施压，施压压强2MPa，施压时间5min；

③开模，打开弯曲模具100，取出弯曲变形的镁合金板材；

(4)镁合金板材的限宽压直，具体如下：

①将经过弯曲变形的镁合金板材从弯曲模具100中取出；

②将两张石墨纸分别置于限宽压直模具200的长边内侧，限位块置于限宽压直模具200的宽边内侧；

③将放有弯曲镁合金板材的模具放置在轧机下，调整轧机压下量进行轧制，使弯曲的镁合金板材压直；

④开模，打开限宽压直模具200，取出限宽压直变形后的镁合金板材。

实验证明，室温下经上述方法及装置弯曲1次的镁合金板材与其他方法弯曲1次的镁合金板材相比，两种方法弯曲的镁合金板材原始TD方向的缩短尺寸相同，但其他方法弯曲的镁合金板材在波峰的位置出现了明显的裂纹，说明室温下本方案的优势。主要原因如图3所示，在镁合金板材弯曲的过程中，竖直方向上主要受两个力，分别是压力F1，以及变形过程中模具内壁与板材之间的摩擦力F2，在弯曲过程中，由于与压力反向的摩擦力的作用使得板材不至于开裂。此外，经实验证明，通过本方案限宽弯曲压直两次增厚后的镁合金板材的横向(TD)长度明显减小，厚度有较明显的增加，且并未因失稳而发生弯折或者断裂。

实施例四

本实施例以商用AZ31镁合金板为实验对象，根据实施例一所述方法和实施例二所述装置对AZ31镁合金板进行增厚。弯曲模具100的型腔尺寸为100mm×95mm×10mm，型腔表面粗糙度Ra＝0.08-0.16μm；限宽压直模具200的型腔尺寸为86mm×86mm×8mm，型腔表面粗糙度Ra 0.08-0.16μm；镁合金板材的轧制方向(RD)长度为86mm，横向(TD)长度为91mm，厚度为2.7mm；具体步骤如下：

(1)将镁合金板材各个表面打磨平整；

(2)将86mm×91mm×2.7mm的镁合金板材放置到弯曲模具100内，放置方式为板材TD平行于模具宽的方向，板材RD平行于模具长的方向；

(3)使镁合金板材发生弯曲变形，具体如下：

①将弯曲模具100竖直立于压力机的底座401和顶座402之间，并将镁合金板材置于弯曲模具腔体中；

②将压力机的上压块406垂直对准弯曲模具100，开启液压缸405，对弯曲模具100中的镁合金板材进行施压，施压压强2MPa，施压时间5min；

③开模，打开弯曲模具100，取出弯曲变形的镁合金板材；

(4)镁合金板材的限宽压直，具体如下：

①将经过弯曲变形的镁合金板材从弯曲模具100中取出；

②将两张石墨纸分别置于限宽压直模具200的长边内侧，限位块置于限宽压直模具200的宽边内侧；

③将放有弯曲镁合金板材的模具放置在轧机下，调整轧机压下量进行轧制，使弯曲的镁合金板材压直；

④开模，打开限宽压直模具200，取出限宽压直变形后的镁合金板材；

增厚前后的镁合金板材的厚度如表1所示：

表1-增厚前后的镁合金板的厚度

因为室温下镁合金板材的塑形变形能力较差，通过厚向增厚的方法能够在镁合金中预制孪晶，孪生系统的开动能够协调c轴方向的变形，提高其室温塑性变形能力。而孪晶数量则可以通过弯曲压直的次数来控制，多次反复弯曲压直，能够有效增加孪晶数量，有利于镁合金板材的力学性能。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种镁合金板材室温增厚方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：室温下，通过弯曲模具使镁合金板材发生弯曲变形；步骤S1的执行方法如下：

S11：将镁合金板材置于型腔为矩形的侧开口开合式弯曲模具内，并采用与模具开口处尺寸相对应的顶盖将模具封口；

S12：将封口后的模具顶盖朝上，向顶盖处施压使处于模具中的镁合金板材侧向受压发生弯曲变形；

S2：室温下，通过矫直模具对弯曲变形的镁合金板材进行限宽压直；步骤S2的执行方法如下：

S21：将经过弯曲的镁合金板材取出，并置于腔体形状为矩形的开合式限宽压直模具中；

S22：将放有弯曲镁合金板材的模具放置在轧机下，调整轧机压下量进行轧制，使弯曲的镁合金板材压直；

S3：单次或多次反复步骤S1-S2，实现镁合金板材的增厚。

2.根据权利要求1所述的镁合金板材室温增厚方法，其特征在于，步骤S12中，作用于顶盖的施压压强为2MPa，施压时间为5min。

3.根据权利要求1所述的镁合金板材室温增厚方法，其特征在于，步骤S22之后还包括开模步骤：打开开合式限宽压直模具，取出限宽压直后的镁合金板材。

4.一种能够执行权利要求1-3任意一项所述镁合金板材室温增厚方法的镁合金板材室温增厚装置，其特征在于，包括：

压力机，所述压力机包括底座和加载机构；

弯曲模具，所述弯曲模具设置于所述底座上，包括敞口型腔和设置于所述敞口型腔开口处的封口模具，所述封口模具与所述加载机构连接；

限宽压直模具，所述限宽压直模具包括封口上模和敞口下模，弯曲板材置于所述封口上模和所述敞口下模之间，且所述敞口下模的宽边内侧设置有限位块；所述限宽压直模具用于放置在轧机上，通过所述轧机对模具进行下压轧制，将所述敞口下模内的弯曲板材压直。

5.根据权利要求4所述的镁合金板材室温增厚装置，其特征在于，所述压力机还包括顶座，所述顶座位于所述底座的上方，且所述顶座与所述底座之间连接有支撑柱。

6.根据权利要求5所述的镁合金板材室温增厚装置，其特征在于，所述顶座和所述底座上分别设置有上压块和下压块，所述上压块和所述下压块之间为模具放置空间；且所述上压块的顶端连接所述加载机构，底端连接所述封口模具。

7.根据权利要求4所述的镁合金板材室温增厚装置，其特征在于，所述弯曲模具采用模具钢5CrMnMo材料制作；所述限宽压直模具采用模具钢5CrMnMo材料制作。

8.根据权利要求4所述的镁合金板材室温增厚装置，其特征在于，所述加载机构包括液压缸和控制箱，所述控制箱安装于所述底座上，并与所述液压缸电性连接。

Images