CN2865895Y - 镁合金等温成形模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种镁合金等温成形模具，包括模板，设置在模板上的凸模、凹模和顶杆，其改进之处在于：在所述凹模外，设置有凹模圈，在凹模圈内，设置有加热器，对凹模圈进行加热；本实用新型的等温成形模具，能够将型腔的温度保持在镁合金挤压成形工艺所需要的温度范围，使镁合金零件能在基本恒定的温度范围内成型；得到的镁合金零件内外表面质量好，无裂纹、划伤、气泡、起皮等缺陷，具有较高的表面粗糙度和尺寸精度；成形后残余应力小，零件的冷却和热处理变形小。

Description

镁合金等温成形模具

技术领域

本实用新型涉及一种镁合金零件的成形模具，尤其是镁合金零件在等温条件下的成形模具

背景技术

镁合金具有比强度高、比刚度高，同时又具有导热性好、电磁屏蔽性好、减震性能好和可以回收利用等特点，因此，日益成为现代工业产品理想的替代材料。随着现代科技和相关技术的发展，镁合金零件应用范围迅速扩展，特别是汽车、摩托车、3C和航空航天装置等大量应用镁合金零部件，使镁合金成为目前各科研单位和生产厂家所关注的重点。由于镁的散热系数大(镁的散热系数为167.25w/(m·℃))，在传统的成形过程中坯料降温较快，坯料温度不均匀，引起较大的附加应力，变形率低，变形过程中易形成裂纹；而在等温状态下成形，变形温度的波动幅度小，成形件尺寸稳定，工艺再现性良好，成形后残余应力小，零件的冷却和热处理变形小。因此，采用等温成形工艺是镁合金成形的必然途径。

现有技术中，镁合金等温成形工艺尚处在实验阶段，很少有该类工艺技术的装置、模具的相关技术报道。

发明内容

本实用新型针对现有技术中镁合金传统成形工艺的不足，提供一种适用于镁合金等温成形工艺模具。

本实用新型的技术方案：一种镁合金等温成形模具，包括模板，设置在模板上的凸模、凹模和顶杆，其改进之处在于：在所述凹模外，设置有凹模圈，在凹模圈内，设置有加热器，对凹模圈进行加热；

进一步的特征是：所述的加热器为两个及两个以上；在凹模圈内，设有热电偶，测量凹模圈的温度；热电偶与温度控制系统相连接；在所述的凹模圈的表面上设置有保温隔热层，在其上面设置有上盖；在凹模圈与模板的接触部位，设置有隔热垫圈。

本实用新型的等温成形模具，能够将型腔的温度保持在镁合金挤压成形工艺所需要的温度范围，使镁合金零件能在基本恒定的温度范围内成型；得到的镁合金零件内外表面质量好，无裂纹、划伤、气泡、起皮等缺陷，具有较高的表面粗糙度和尺寸精度；成形后残余应力小，零件的冷却和热处理变形小。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明

图1是本实用新型模具结构示意图(剖视)；

图2是本实用新型模具温度控制原理图；

图3是本实用新型模具加工的一种零件结构示意图(剖视)。

具体实施方式

如图1中，1-上盖、2-保温隔热层、3-加热器、4-凸模、5-凹模、6-凹模圈、7-外壳、9-隔热垫圈、10-顶杆、11-模板、12-热电偶

本实用新型模具包括模板11，设置在模板11上的凸模4、凹模5以及将挤压成形的零件从凹模5中脱模顶出的顶杆10，以上部件是现有技术中模具的共有部分，作为现有技术，在此不再详述。

本实用新型模具的改进在于：在凹模5外，设置有凹模圈6，在凹模圈6内，设置有两个及两个以上的加热器3，对凸模4、凹模5和凹模圈6进行加热；在凹模圈6内，设有热电偶12，能测量凹模5和凹模圈6的温度，并能对其温度进行控制。加热器3可以采用现有技术中的电加热方式，设置在凹模圈6内的部分就是电加热丝，其外面与控制其加热电源接通或短开的控制装置相连，用该控制装置来调整其加热时间、加热温度等，以达到工艺要求的温度范围。该控制装置还可以与热电偶12相连，属于温控式控制装置，利用热电偶12测量到的凹模5或凹模圈6的温度，能够接通或短开加热电源，以达到或保持工艺要求的温度范围。加热器3、控制加热器3的加热电源接通或短开的控制装置、热电偶12等作为现有技术，在此不再详述。

同时，为了减少凸模4、凹模5和凹模圈6的热量损失，降低电能消耗，在凹模圈6的表面上设置有保温隔热层2，该保温隔热层2的材质选用价格较低的硅酸铝纤维棉；在其上面设置有上盖1，以提高加热效率。在凹模圈6与模板11的接触部位，设置有隔热垫圈9，该隔热垫圈9的材质选用石棉板保温层，除了减少热量损失、提高加热效率外，也能防止模板11的温度升高较大而产生较大的变形。

适合等温挤压的模具材料应具有好的高温机械性能，以及尽可能好的加工性能。凸模4(上冲头)、凹模5、顶杆10(下冲头)应选用同种材料，这样可以避免材料热膨胀系数不同而在成型过程中可能导致的“卡死”现象。设计模具时要考虑以下主要因素：模具本身的加工方便，有足够的耐高温强度。此外，要保证等温挤压件脱模方便，在高温下能顺利取出成型件而不产生缺陷；金属流向合理，不产生折叠、回流、无变形死区，模具寿命要高。本技术领域的技术人员，根据本实用新型披露的内容，完全能够实现本模具。

如图2所示，是本实用新型模具温度控制原理图。12-热电偶、13-电压比较器、14-电压放大器、15-交流接触器、31-加热电阻。

温度控制系统可控制加热模具的温度。可选用SYM型管状电热元件，SYM型电热元件外壳材料为不锈钢，适用于不能进行两端接线的加热介质中工作，最高工作温度达到500℃。其工作额定电压为220V，工作时必须保证元件全部在加热介质中，工作电压电压不大于额定电压值的1.1倍，环境温度不大于工作温度的80％，端头引出线一般为多股软接线。

本实用新型模具温度控制除了选用现有的控制方式外，也可选用热电偶12来测量模具(凹模5和凹模圈6)的温度，通过热电偶、数字显示温度调节仪和交流接触器组成的温度控制系统来调节控制加热模具的温度，热电偶12与温度控制系统相连接。热电偶12与电压比较器13、电压放大器14想连接，电压放大器14再与交流接触器15相连接，控制加热电源的通断。在这个温度控制系统中，热电偶12测量出的电压信号值V₂，是与模具温度成比例的。因此，我们可以通过调节数显调节仪设定模具温度相应的给定电压信号值V₁，并且V₂能够反馈与V₁进行比较。当模具的实际温度与其设定温度不同时，便产生了偏差电压值ΔV＝V₂-V₁，偏差电压值经过电压放大器13放大后控制交流接触器15，交流接触器15又根据放大信号控制三相电压的断通，即当测量出的电压信号值V₂大于给定电压信号值V₁时，三相电压断开，当测量出的电压信号值V₂小于给定的电压信号值V₁时，三相电压接通，实现电阻丝31的保温与加热。由于热电偶离电阻丝31有一定的距离，所以当电阻丝通过模具传递给热电偶的热量达到控制值时，电阻丝31的实际温度要比热电偶12测得的温度高，此时交流接触器即使断开，模具温度还会有小幅值的上升，另外，模具温度小幅值的上升还受加热惯性的影响。

图3本实用新型模具加工的一种零件结构示意图；图示的产品为镁合金杯杆件。当然，本实用新型模具加工的零件不仅限于上述的镁合金杯杆件，能够利用凸模4(上冲头)、凹模5、顶杆10(下冲头)进行挤压成形的镁合金零件，都可以采用本实用新型模具加工。

塑性成形技术的发展是镁合金广泛应用的前提，完全可以采用本实用新型的挤压成形方式代替现有的以铸造为主的加工方式，经过塑性加工后的镁合金性能可进一步提高，塑性成形是镁合金产品成形的发展方向。

在具体的运用本实用新型模具进行挤压成形的操作中，应根据工艺要求设计如下参数：凸模4的直径、成型温度、挤压速度等，为了减少坯料在挤压成形时与凸模4或凹模5之间的摩擦，应选用合适的材料，如机油等作为润滑剂，防止黏模，降低摩擦力，改善金属流动性；以上的工艺参数不作为本实用新型的保护要点，且本技术领域的技术人员能够设计出来，在此不再详述。

Claims (4)

1、一种镁合金等温成形模具，包括模板(11)，设置在模板(11)上的凸模(4)、凹模(5)和顶杆(10)，其特征在于：在所述凹模(5)外，设置有凹模圈(6)，在凹模圈(6)内，设置有加热器(3)，对凹模圈(6)进行加热。

2、根据权利要求1所述的镁合金等温成形模具，其特征在于：所述的加热器(3)为两个及两个以上；在凹模圈(6)内，设有热电偶(12)，测量凹模圈(6)的温度；热电偶(12)与温度控制系统相连接。

3、根据权利要求1或2所述的镁合金等温成形模具，其特征在于：在所述的凹模圈(6)的表面上设置有保温隔热层(2)，在上面设置有上盖(1)；在凹模圈(6)与模板(11)的接触部位，设置有隔热垫圈(9)。

4、根据权利要求3所述的镁合金等温成形模具，其特征在于：所述的保温隔热层(2)的材质是硅酸铝纤维棉。