專利名稱：一種鎂合金無縫管材的制備方法及其擠壓模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料加工領(lǐng)域，特別涉及一種鎂合金無縫管材的制備方法。
背景技術(shù)：
鎂合金具有優(yōu)越的可加工性、重量輕、剛性好、減振效果好等許多不可替代的特性和優(yōu)勢，在國際上受到了高度重視，被視為21世紀(jì)的綠色金屬材料。鎂合金管件廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、導(dǎo)彈和宇宙飛船、汽車以及電子電器等工業(yè)領(lǐng)域.采用擠壓技術(shù)加工管材具有許多突出的特點(diǎn):降低原材料的消耗；與切削加工相比生產(chǎn)率可大幅度提高；零件的機(jī)械性能好；在擠壓變形后，金屬材料的晶粒組織更加致密.因此研究鎂合金管材擠壓技術(shù)具有十分重要的意義。目前，制備鎂合金管材的方法主要有正向分流擠壓和反向擠壓，對(duì)于正向擠壓主要是通過分流壓頭擠壓實(shí)現(xiàn)，即在高溫下先分成幾股合金，然后在大壓力下擠壓成管材。正擠壓的主要缺點(diǎn)是壓力高，溫度高，再結(jié)晶組織明顯，同時(shí)由于不同股合金之間是通過機(jī)械擠壓連接，不能形成完全致密無縫的管材，一方面降低了管材的力學(xué)性能，另一方面也降低了合金的耐蝕性。對(duì)于反向擠壓就是通過模具套筒，直接用擠壓的方法擠壓成管材。這種方法相對(duì)于正向擠壓而言，所需要的壓力較低，應(yīng)變也更加均勻，最主要的是合金是無縫結(jié)構(gòu)，力學(xué)性能和腐蝕性能均明顯提高，因此，反向擠壓無縫管材成為了目前特殊管材的主要制備方法。但是，這種方法也存在不足，第一，擠壓筒，模型塊和模具都預(yù)熱到與鎂合金工件相同的溫度，以防止擠壓過程對(duì)鎂合金坯件產(chǎn)生冷卻作用，影響合金性能。第二，合金是在高溫下變形的，合金的再結(jié)晶組織明顯
發(fā)明內(nèi)容
`本發(fā)明的目的在于提供一種操作簡單、無需加熱、不影響鎂合金性能的鎂合金無縫管材的制備方法及其擠壓模具。本發(fā)明主要是在室溫條件下，利用壓頭高速旋轉(zhuǎn)與擠壓棒材摩擦產(chǎn)生熱能，在其接觸面上達(dá)到軟化，然后利用反向擠壓方法擠壓制備出無縫鎂合金管材。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
本發(fā)明的鎂合金無縫管材的制備方法:
將鑄態(tài)Mg-Zn系鎂合金毛坯經(jīng)過480°C，IOh固溶處理后，通過機(jī)加工成圓柱形的擠壓坯料。將該加工好的擠壓坯料放入擠壓模具的型腔中，讓傳動(dòng)桿帶動(dòng)帶有錐角的壓頭以3000-10000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速與坯料摩擦，同時(shí)以200-700MPa的壓力推動(dòng)壓頭進(jìn)行反向擠壓，壓頭的擠壓速度為2-50m/min。根據(jù)溫度表上顯示的溫度來得到當(dāng)時(shí)的擠壓溫度，當(dāng)溫度達(dá)到80°C時(shí)調(diào)節(jié)壓頭的轉(zhuǎn)速為5000-8000轉(zhuǎn)/分鐘。所述的擠壓模具包括模具型腔、傳動(dòng)桿、壓頭和6個(gè)肋，其中，模具型腔和壓頭都是采用模具鋼制造，模具型腔內(nèi)側(cè)壁的拔模斜度約為0.002 _/_，可以防止擠壓件黏附在型腔內(nèi)，壓頭為錐形，錐角為120-175°，有利于保護(hù)壓頭以及便于無縫管件的流出，傳動(dòng)桿與壓頭固連，在壓頭和傳動(dòng)桿連接處設(shè)有6個(gè)與傳動(dòng)桿呈45°的肋，用來防止壓頭的桿在扭轉(zhuǎn)的過程中被折斷，在模具型腔壁內(nèi)設(shè)有溫度靈敏器，在模具型腔的外壁上設(shè)有溫度表。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
1、加工坯料無需加熱,可以節(jié)約能源；
2、擠壓壓力低，制備的無縫管材應(yīng)力少，組織均勻，力學(xué)性能和耐腐蝕性能高。3、模具無需加熱，可以大大延長合金擠壓模具的使用壽命。4、操作簡單，成品率高。


圖1是本發(fā)明的擠壓模具示意簡圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例1制備的內(nèi)直徑27 mm、外直徑33 mm的Mg_3Zn基合金無縫管材圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例2制備的內(nèi)直徑14 mm，外直徑18 mm的Mg_6Zn基合金無縫管材圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:
在圖1所示的擠壓模具示意圖中，模具型腔和壓頭都是采用模具鋼制造，模具型腔壁I內(nèi)側(cè)的拔模斜度約為0.002 _/_，壓頭3為錐形，錐角P成120°，傳動(dòng)桿4與壓頭固連，在壓頭和傳動(dòng)桿連接處設(shè)有2個(gè)與傳動(dòng)桿呈45°角(a)的肋3，在模具壁內(nèi)設(shè)有溫度靈敏器5,在模具的外壁上設(shè)有溫度表6。將鑄態(tài)Mg-3Zn基鎂合金毛坯經(jīng)過480°C，IOh固溶處理后，用車床加工成圓柱形的擠壓坯料，把加工好的擠壓坯料放入上述模具型腔中，然后讓傳動(dòng)桿帶動(dòng)壓頭以3000轉(zhuǎn)/分鐘旋轉(zhuǎn)速度(《)與坯料摩擦，同時(shí)加以700MPa的壓力推動(dòng)壓頭進(jìn)行反向擠壓，根據(jù)溫度表上顯示的溫度，當(dāng)溫度為80°C時(shí)，將壓頭的轉(zhuǎn)速調(diào)整為5000轉(zhuǎn)/分鐘，然后以2m/min的擠壓速度(V)進(jìn)行擠壓，最后得到內(nèi)直徑27 mm、外直徑33 mm的Mg_3Zn系合金無縫管，如圖2所示。實(shí)施例2
將鑄態(tài)Mg-6Zn基鎂合金毛坯經(jīng)過480°C，IOh固溶處理后，通過機(jī)加工成圓柱形的擠壓坯料，把加工好的擠壓坯料放入實(shí)施例1的模具型腔中，壓頭的錐角為175°，然后讓傳動(dòng)桿帶動(dòng)壓頭以10000轉(zhuǎn)/分鐘旋轉(zhuǎn)速度與坯料摩擦，同時(shí)加以200MPa的壓力推動(dòng)壓頭進(jìn)行反向擠壓，根據(jù)溫度表上顯示的溫度，當(dāng)溫度為80°C時(shí)，將壓頭的轉(zhuǎn)速調(diào)整為8000轉(zhuǎn)/分鐘，然后以50m/min的擠壓速度進(jìn)行擠壓,最后得到內(nèi)直徑14 mm,外直徑18 mm的Mg_6Zn系合金無縫管，如圖3所示。
權(quán)利要求
1.一種鎂合金無縫管材的制備方法，其特征在于:將鑄態(tài)Mg-Zn系鎂合金毛坯經(jīng)過4800C，IOh的固溶處理后，通過機(jī)加工成圓柱形的擠壓坯料，將該加工好的擠壓坯料放入擠壓模具型腔中，讓傳動(dòng)桿帶動(dòng)帶有錐角的壓頭以3000-10000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速與坯料摩擦，同時(shí)以200-700MPa的壓力推動(dòng)壓頭進(jìn)行反向擠壓，壓頭的擠壓速度為2_50m/min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂合金無縫管材的制備方法，其特征在于:根據(jù)模具溫度表上顯示的溫度，當(dāng)溫度達(dá)到80°C時(shí)調(diào)節(jié)壓頭的轉(zhuǎn)速為5000 -8000轉(zhuǎn)/分鐘。
3.—種上述權(quán)利要求1所使用的擠壓模具，其特征在于:模具型腔和壓頭都是采用模具鋼制造，模具型腔內(nèi)側(cè)壁的拔模斜度約為0.002 mm/mm，壓頭為錐形，錐角為120-175°，傳動(dòng)桿與壓頭固連，在壓頭和傳動(dòng)桿連接處設(shè)有6個(gè)與傳動(dòng)桿呈45°角的肋，在模具型腔壁內(nèi)設(shè)有溫度靈敏器，在模具型腔的外壁上設(shè)有溫度表。
全文摘要
一種鎂合金無縫管的制備方法，主要是將圓柱形鑄態(tài)Mg-Zn系鎂合金坯料放入擠壓模具型腔中，讓傳動(dòng)桿帶動(dòng)帶有錐角的壓頭以3000-10000轉(zhuǎn)／分鐘的轉(zhuǎn)速與坯料摩擦，同時(shí)以200-700MPa的壓力推動(dòng)壓頭進(jìn)行反向擠壓，壓頭的擠壓速度為2-50m/min，最終獲得壁厚均勻，精度高的鎂合金無縫管。本發(fā)明的擠壓模具的型腔和壓頭都是采用模具鋼制造，模具型腔內(nèi)側(cè)壁的拔模斜度約為0.002mm/mm，壓頭為錐形，錐角為120-175°，在壓頭和傳動(dòng)桿連接處設(shè)有6個(gè)與傳動(dòng)桿呈45°角的肋。本發(fā)明操作簡單，節(jié)省能源，并且能夠獲得壁厚均勻，同心性好的鎂合金無縫管。
文檔編號(hào)B21C23/20GK103111482SQ20121055603
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者彭秋明, 蔡康樂, 劉麗 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)