鎂鋅鋯合金成型裝置的製作方法
2023-06-01 20:55:01
專利名稱：鎂鋅鋯合金成型裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及金屬材料的加工成型領域，具體是涉及一種鎂鋅鋯合金成型裝置。
背景技術：
現有技術中，鎂合金的加工成型有擠壓、軋制、鍛造、拉拔等多種工藝，其中鍛 造和拉拔還有後續的加工成型工藝。現有技術採用擠壓加工成型鎂合金的方法，主要是通過擠壓機在一定的溫度下鑄棒在擠壓筒內通過模具擠壓出相應的鎂合金材料，可以連續生產。但是，利用擠壓進行變形的方式所擠壓出的鎂合金產品，由於受到擠壓工藝的限制，鎂合金產品僅能在一個方向上(等截面一樣)而且其橫向機械能性很差。現有技術中，利用擠壓的方法僅能擠出方向相同截面的鎂合金產品，其橫向機械性能低於30-40% ;而利用現有技術的模鍛合成的鎂合金產品，其延伸率僅為擠壓所得鎂合金產品的40-50%。現有技術中的鍛造工藝分為模鍛和自由鍛，通過模鍛的方法能保證得到的鎂合金產品縱向和橫向的機械性能相近，但由於模鍛過程中合金原料的流動受到制約，因此得到的鎂合金產品延伸率較低。利用本實用新型的鎂鋅鋯擠鍛成型工藝是國內、國際獨創的工藝，它既有擠壓的特質，又有鍛造的特點。擠鍛也稱為「成型性擠壓」。利用本實用新型在擠鍛進行鎂合金加工成型的過程中，通過金屬坯料長距離的流動，使得產生的晶粒較為均勻。本實用新型鎂鋅鋯擠鍛成型裝置避免了現有技術中鍛造和拉拔後續加工合成工藝繁瑣的問題，克服了擠壓工藝造成的鎂合金產品橫向機械性能差、模鍛合成鎂合金的延伸率低等問題，提出了一種鎂合金擠鍛加工成型的工藝，解決了鎂合金機械零件設計中的難題，所合成的鎂合金產品橫向、縱向、斜向機械性能接近，同時所得的鎂合金產品延伸率較高，延長了鎂合金產品的壽命。
發明內容本實用新型提出了一種鎂鋅鋯合金成型裝置，包括擠壓料筒，其中設置有一通孔；擠壓墊片，其可滑動地設置在所述擠壓料筒的一端；所述擠壓墊片上設置擠壓杆；模具，其設置在擠壓料桶的一端；所述模具包括模具套筒和設置在模具套筒中的模具壁和模腔；模具座，其中設置有一容納槽；所述容納槽中設置所述模具。進一步包括，設置在所述模具和所述模具座之間的模墊。進一步包括，設置在所述模具和所述容納槽接觸的一端處的悶墊。所述模具座設置有一與所述容納槽連通的通孔，液壓油缸的頂杆插入所述通孔與所述悶墊接觸。所述模腔是光整，模具套筒的側壁厚度為30-60mm。所述模腔的縱截面為梯形。[0013]所述擠壓料筒長度為500-800mm。所述擠壓料筒的側壁上設置排氣裝置。本實用新型包括擠壓料筒，其一端設置有擠壓墊片，所述擠壓墊片上設置擠壓杆；所述擠壓料筒的側壁上設置排氣裝置；設置在擠壓料筒另一端的滑動模架(模具座)；設置在滑動模架(模具座)中的模具套及內的模具，和與模具相鄰的模墊；設置在所述模具和模墊之間的悶墊；與滑動模架連接的固定出料橫梁；其上設置通孔；通過所述固定出料橫梁的通孔與悶墊連接的液壓油缸。其 中，固定出料橫梁一側設置液壓油缸。利用本實用新型鎂鋅鋯合金成型裝置，通過對立式或臥式擠壓機的料筒加熱，利用擠壓墊對料筒內坯料進行擠壓，擠入帶有悶墊的模具成型，並在擠壓終了加壓停頓。利用本實用新型可實施鎂合金擠鍛加工成型工藝，包括以下步驟(I)預加熱將坯料加熱至350_440°C，將擠壓料筒加熱至300-350°C、將模具加熱至 380-450 0C ；(2)將所述模具及模墊安裝放入模具座中，並在模具及模墊之間安置悶墊，將模具及模具座復位並設置在擠壓料筒的一端；(3)將液壓油缸的頂杆伸入模具座上的通孔，移動液壓頂缸使頂杆頂住悶墊，與模具的出口端貼緊；(4)將坯料加入至所述擠壓料筒中，開啟擠壓杆並敦粗坯料；(5)第一次擠壓墩粗後，擠壓杆以200-220mm/min的速度推動，擠壓墊片及坯料並逐漸擠壓讓所述坯料流入模具中，停頓後(停頓一秒鐘左右)同時打開自動電磁排氣裝置排氣;(6)排完氣，待所述坯料完全進入模具後，加壓至20_25Mpa，並持續30_60秒；(7 )第二次擠壓繼續加壓或移動擠壓杆，將坯料均勻推向模具內部的各個方位及邊角處，並停頓10-20秒左右。(8)將液壓油缸卸下，後退擠壓杆及擠壓料筒，切除壓尾，移除悶墊及模墊，推動擠壓杆繼續前進，將擠壓料推出模具；(9)脫模，取出鎂合金零件。其中，所述坯料的成分包括鎂92. 5-94. 5%，鋅5. 0-6. 0%，鋯0. 3-0. 9%。具體包括鎂94. 5%，鋅5. 0%，鋯0. 3%。坯料質量比重(密度)為I. 8。坯料的組成成分還可以是鎂93%，鋅6. 0%，鋯0. 9%，錳0. 10%。錳含量可以是0. 10-0. 30%。坯料質量比重(密度)為2. O。坯料還含有少量雜質，雜質〈O. 2%，如鐵〈O. 05%,銅< 0. 05%。其中，所述模具的內壁是光整，模具套筒的側壁加厚80%，厚度為60mm以上。其中，所述模墊、以及液壓油缸頂杆插入並通過模具座的通孔從而支撐的悶墊，保證了金屬液通過模具及悶墊之間外流出模具。其中，所述擠壓料筒長為500-800mm。本實用新型鎂合金擠鍛加工成型工藝所具有的進步之處包括利用本實用新型能夠製造出擠壓不能製造的產品，同時克服了擠壓一般橫向機械性能不高的問題。本實用新型克服了現有技術擠壓方法中擠壓材料通過模具直接擠出，擠壓材料受壓不均等的問題，本實用新型中坯料在模具及悶墊輔助支撐下間所形成的封閉的等壓型腔內流動成型，使得成型零件各個部位在三維方向上所受的壓力均相等，因而利用本實用新型得到的擠鍛產品的機械性能遠遠高於普通擠壓產品。應用擠壓機並綜合擠壓機的縱向擠壓及鍛壓機的鍛打工藝，將鎂合金錠擠入帶有悶墊的模具中，並採用二次擠壓(第二次擠壓採用悶擠)即相當於液壓旋鍛壓，博取擠壓機的擠壓及鍛打機的鍛造效果的長處，並避免了擠壓的橫向物理性能差，鍛造的縱向受力過大易開裂狀況，比對擠壓產品，鍛造產品及本產品的材料強度及延伸力，本產品的金屬綜合物理性能的均衡性遠高於單純擠壓及鍛造的物理性能。利用本實用新型鎂鋅鋯合金擠鍛加工成型裝置能夠製造出比一般壓機本身更大的鎂合金產品。現有技術中的擠壓工藝得到的產品大小受到出料口大小的限制；而擠壓方法中通過流動產品，對變形力大小的要求相對較小，相對地，鍛造工藝中對所用設備的力量要求更大。利用本實用新型的工藝中經過大流動的製品組織更均勻、更緻密。本實用新型中，坯料比鎂合金產品長的多，是其高度5-8倍，而這是鍛造工藝所無法實現的；本實用新型採用的料筒長500mnT800mm，解決了在鍛造過程中存在的坯料變形流動距離短，產品材料均勻性差、延伸率低的問題。利用本實用新型合成出高度30mnT50mm的扁平產品，鎂合金產 品組織緻密均勻。利用本實用新型能夠直接獲得鎂鋅鋯合金產品，減少了鍛造和拉拔合成鎂合金還需要進行的後續加工成型步驟。利用本實用新型能夠製造部分現有技術僅能通過鑄造得到的產品，並且本實用新型工藝製造出的產品組織緻密，無氣孔。現有技術的模鍛加工成型鎂合金的方法中，坯料僅能在模具內變形，而利用本實用新型的工藝中擠坯的步驟中，整個坯料都在流動、變形。因此本實用新型工藝更有利於鎂合金產品的組織均勻。利用本實用新型的鎂合金擠鍛加工成型工藝在封閉空間內進行，因此工藝溫度更容易掌握。利用本實用新型的工藝克服了現有技術中脫模和排氣的難題，模具設計也與擠壓和鍛造工藝完全不同，脫模採用分裝式脫模的辦法，模具根據產品不同有單獨合併及相坎式採用拼裝式，壓機根據流動原理自帶電磁排氣閥實現排氣。由本實用新型鎂合金擠鍛加工成型裝置製造出的產品的延伸率大於由模鍛製造的產品5-10個百分點。
圖I是本實用新型裝置的結構剖面示意圖。圖2是本實用新型裝置的模具結構剖面示意圖。圖3是本實用新型裝置的縱向結構剖面示意圖及模墊與模具的位置示意圖。圖4是本實用新型裝置的模具出口剖面結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式
作進一步描述，以下實施例僅用於更加清楚地說明本實用新型的技術方案，而不以此來限制本實用新型的保護範圍。如圖I- 4所示，I表示擠壓料筒,2表示模具,3表示模墊,4表示模具座,5表示容納槽，6表不擠壓墊片，7表不擠壓料筒的通孔,8表不電磁閥排氣裝置,9表不擠壓杆，10表示悶墊，11表示液壓油缸，12表示液壓油缸的頂杆，21表示模壁(模具壁)，22表示模腔，23表示模具套筒。本實用新型的鎂鋅鋯合金成型裝置，如圖I所示，包括擠壓料筒1，模具2，模墊3，悶墊10，模具座4，液壓油缸11。擠壓料筒I中設置有一通孔7，通孔7的一端可滑動地設置擠壓墊片6，擠壓墊片6上設置了擠壓杆9。擠壓料筒I的側壁上設置排氣裝置8。擠壓料筒I的長度為500 mm,還可以是600 mm, 800mm等。擠壓料筒I的另一端設置有模具2，模具2設置在滑動模具座4中的容納槽5中。模具2和模具座4之間設置模墊3。進一步地，在模具2和模具座4的容納槽5之間相鄰接觸的一端可設置悶墊10。悶墊10的外徑大於模具2出料口。進一步地，模具座4設置一通孔，其與容納槽5連通，液壓油缸11的頂杆12插入到通孔中與悶墊10接觸。如圖2、圖3、圖4所示，模具2包括模具套筒23、以及設置在模筒23中的模具壁21和模腔22。模具壁21和模腔22構成一模芯結構。模腔22是光整的，內腔成錐形，其縱截面為梯形。模具套筒23的側壁厚度為30mm，還可以是40mm，60mm等。模具壁21是呈長方形狀的加厚壁，內側是孔狀，其內壁是帶有錐度的光滑內壁，其側壁加厚80%，厚度為60mm及以上，四角是帶有R的。模具2的外徑或模壁22比常規的模具加厚80%，內側兩頭45度xlO倒角易以金屬液體流動。模具2設計有錐度且四角為R角，保證順利脫模。模具2是平模，還可以是複合模。模墊3是比模具2出料孔大帶有孔的板材，其中間孔與模具出料口相吻。 悶墊10設置在模墊3及模具2中間，比模具2的出料口大。利用本實用新型裝置實施的工藝，進行加工鎂合金零部件，先將坯料、擠壓料筒、帶有悶墊的模具分別進行預加熱；再將坯料加入擠壓料筒，敦粗坯料；再將坯料送入帶有悶墊的模具中進行第一次擠壓；接著，將坯料均勻推向模具內部各方位及邊角處進行第二次擠壓；然後，將擠壓料推出模具，脫模得到鎂鋅鋯合金產品。具體步驟如下(I)預加熱將坯料加熱至350°C，同時擠壓料筒I加熱至300°C、將模具2加熱至3800C。還可以將坯料加熱至440°C，將擠壓料筒I加熱至350°C，將模具2加熱至450°C。本發明適用的預加熱溫度範圍為坯料加熱至350-440°C，將擠壓料筒(I)加熱至300-350°C，將模具(2)加熱至380-450°C。(2)打開模具座4，將模具2安裝入模具座4的容納槽5中，並在模具2及模墊3之間安置悶墊10，然後，歸位模具座4，將模具2及模具座4設置在擠壓料筒I的一端。(3)如上擠壓杆移動前，逆向液壓油缸頂杆11，將液壓油缸11的頂杆12伸入並通過模具座4上的通孔，同時移動擠壓機出料口處的液壓頂缸11，將悶墊10逆向貼緊頂住模具2後段的出口端。液壓油缸11的頂杆12插入並通過模具座4的通孔從而支撐悶墊10。模墊3和悶墊10保證了金屬液通過模具2及悶墊10之間向外流出模具2。(4)將坯料加入至擠壓料筒I的通孔7中，開啟擠壓杆9並將坯料敦粗。(5)第一次擠壓墩粗坯料後，以200mm/min的速度推動擠壓杆9，推動擠壓墊片6及坯料，並逐漸擠壓坯料流入模具2的模腔22中，停頓(停頓I秒)，同時打開自動電磁排氣裝置8排氣；本步驟中，推動擠壓杆9的速度可以是250mm/min。(6)排完氣，待坯料完全進入模具2的模腔22中後，加壓至25Mpa，並持續60秒。本步驟中，還可以加至20Mpa，並持續30秒。(7)第二次擠壓繼續加壓擠壓機頂杆9，將坯料材料均勻推向模具2的模腔22中的各個方位及邊角處，並停頓10-20秒左右。本步驟中，還可以通過以移動方式擠壓機頂杆9。(8)將液壓油缸11卸下移除，將擠壓杆9後退，後移擠壓料筒1，切除多餘坯料壓尾，移除悶墊10、模墊3及模具座4，推動擠壓杆9繼續前進，將擠壓料從模具2的模腔22中推出。(9)脫模，取出鎂合金零件。坯料的組成成分包括鎂92. 5-94. 5%，鋅5. 0-6. 0%，鋯0. 3-0. 9%。具體包括鎂94. 5%，鋅5. 0%，鋯0. 3%。坯料質量比重(密度)為I. 8。坯料的組成成分還可以是鎂93%，鋅
6.0%，鋯0. 9%，錳0. 10%。錳含量可以是0. 10-0. 30%。坯料質量比重(密度)為2. O。坯料還含有少量雜質，雜質〈O. 2%，如鐵〈O. 05%,銅< 0. 05%。坯料型號為鎂合金材料MB15，也可以是MB2、MB8等。將利用本實用新型裝置製得鎂鋅鋯合金零件的物理性能測試結果與傳統製造產品比較，結果如下表所示
權利要求1.一種鎂鋅鋯合金成型裝置，其特徵在於，包括 擠壓料筒(1)，其中設置有一通孔(7)； 擠壓墊片(6)，其可滑動地設置在所述擠壓料筒(I)的一端；所述擠壓墊片(6)上設置擠壓杆(9)； 模具(2)，其設置在擠壓料桶(I)的一端；所述模具(2)包括模具套筒(23)、和設置在模具套筒(23)中的模具壁(21)和模腔(22)； 模具座(4)，其中設置有一容納槽(5);所述容納槽(3)中設置所述模具(2)。
2.如權利要求I所述的鎂鋅鋯合金成型裝置，其特徵在於，進一步包括，設置在所述模具(2 )和所述模具座(4 )之間的模墊(3 )。
3.如權利要求I所述的鎂鋅鋯合金成型裝置，其特徵在於，進一步包括，設置在所述模 具(2)和所述容納槽(5)接觸的一端處的悶墊(10)。
4.如權利要求I所述的鎂鋅鋯合金成型裝置，其特徵在於，所述模具座(4)設置有一與所述容納槽(3)連通的通孔，液壓油缸(11)的頂杆(12)插入所述通孔與所述悶墊(10)接觸。
5.如權利要求I所述的鎂鋅鋯合金成型裝置，其特徵在於，所述模腔(22)是光整表面；模具套筒(23)的側壁厚度為30-60mm。
6.如權利要求I所述的鎂鋅鋯合金成型裝置，其特徵在於，所述模腔(22)的縱截面為梯形。
7.如權利要求I所述的鎂鋅鋯合金成型裝置，其特徵在於，所述擠壓料筒(I)長度為500-800mmo
8.如權利要求I所述的鎂鋅鋯合金成型裝置，其特徵在於，所述擠壓料筒(I)的側壁上設置排氣裝置(8)。
專利摘要本實用新型公開了一種鎂鋅鋯合金成型裝置，包括擠壓料筒，擠壓墊片，模具，模具座；所述模具與所述模具座之間設置模墊和悶墊。利用本實用新型鎂合金擠鍛加工成型裝置製得的鎂合金產品的各項機械性能接近、延伸率高、使用壽命長。
文檔編號B21C27/04GK202490841SQ20122010012
公開日2012年10月17日 申請日期2012年3月16日 優先權日2012年3月16日
發明者李裕琴 申請人:上海宇擎稀貴金屬材料有限公司