本發(fā)明屬于金屬材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鎂合金板帶材的雙向復(fù)合擠壓模具及擠壓成型方法。

背景技術(shù)：

鎂合金是重要的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，與鋼和鋁合金相比，不僅具有較高的比強(qiáng)度和比剛度，而且具有優(yōu)良的散熱性能、電磁屏蔽性能、減震性能和機(jī)械加工性能，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車(chē)以及軍工等領(lǐng)域。中國(guó)具有豐富的鎂資源，鎂礦產(chǎn)占世界總儲(chǔ)量的60%以上，并且我國(guó)市場(chǎng)巨大，鎂合金在3C等方面潛力巨大。然而我國(guó)鎂合金的應(yīng)用還處于初級(jí)階段，原鎂產(chǎn)量居世界首位，但大多以初級(jí)產(chǎn)品出口，商品附加值較低。大力發(fā)展鎂合金深加工行業(yè)，把我國(guó)的鎂資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)成為我國(guó)鎂合金行業(yè)的發(fā)展方向。

鎂合金薄板帶在手機(jī)、照相機(jī)、攝像機(jī)和筆記本電腦等3C產(chǎn)品工業(yè)領(lǐng)域有重要應(yīng)用并且潛力巨大。然而，由于鎂合金的晶體結(jié)構(gòu)為密排六方結(jié)構(gòu)，室溫下滑移系較少，塑形變形能力較差，塑性加工產(chǎn)品往往形成強(qiáng)基面織構(gòu)，導(dǎo)致二次加工成本高。這極大地限制了鎂合金薄板帶材的應(yīng)用。開(kāi)發(fā)一種高塑性的鎂合金薄板帶的制備方法具有重要的意義。

擠壓加工是高性能鎂合金薄板帶的重要生產(chǎn)方式之一。目前，工業(yè)生產(chǎn)中鎂合金的擠壓變形工藝往往采用單向擠壓變形，擠壓溫度通常為300~450℃，擠壓比一般在10∶1~100∶1，擠壓速度通常為0.5~2m/min。為了防止與模具之間的溫差而產(chǎn)生裂紋，常采用等溫?cái)D壓。這種傳統(tǒng)的單向擠壓變形方法，極易產(chǎn)生強(qiáng)基面織構(gòu)和帶狀組織，不利于后續(xù)軋制成型或二次成型。弱化基面織構(gòu)成為提高鎂合金二次成型性的重要方法。

鎂合金變形時(shí)的一個(gè)重要特點(diǎn)就是容易形成晶粒C軸垂直于壓縮軸方向的織構(gòu)。多向鍛造變形時(shí)使鎂合金依次沿著不同的方向進(jìn)行壓縮變形，變換了壓縮軸方向，使得晶粒變形更加均勻，最終可以顯著弱化基面織構(gòu)并提高組織均勻性，從而改善二次成型性。而多向鍛造變形的缺點(diǎn)是：在鎂合金塊的邊角處由于應(yīng)力狀態(tài)不是三向壓縮狀態(tài)而易產(chǎn)生裂紋。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有鎂合金板帶材在擠壓加工和多向鍛造變形時(shí)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種鎂合金板帶材的雙向復(fù)合擠壓模具及擠壓成型方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種鎂合金板帶材的雙向復(fù)合擠壓模具：包括模具本體，模具本體的左端固定連接有擠壓筒，模具本體內(nèi)部由左端至右端沿其軸向依次設(shè)有對(duì)接連通的正面擠壓通道、過(guò)渡通道、側(cè)面擠壓通道、出口通道，正面擠壓通道左端與擠壓筒的擠壓腔對(duì)接連通，前述任意對(duì)接連通處兩側(cè)部件的橫截面的形狀相同且面積相等；正面擠壓通道和側(cè)面擠壓通道的橫截面均自左向右逐漸變小，擠壓筒的擠壓腔、過(guò)渡通道和出口通道的橫截面均自左向右相等；擠壓筒的擠壓腔的橫截面與鎂合金坯料的橫截面的形狀相同且面積相等，正面擠壓通道右端、過(guò)渡通道、側(cè)面擠壓通道和出口通道的橫截面均為倒圓角矩形。

較好地，正面擠壓通道的擠壓比為1.5:1~30:1，側(cè)面擠壓通道的擠壓比為1.04:1~2:1，過(guò)渡通道的長(zhǎng)度≤50mm。

較好地，模具本體、擠壓筒的橫截面均自左向右相等且與鎂合金坯料的橫截面的形狀相同。

較好地，鎂合金坯料的形狀為圓柱形、扁錠形或長(zhǎng)方體形。

較好地，圓柱形鎂合金坯料規(guī)格為：直徑80~1000mm，長(zhǎng)500~2000mm；扁錠形或長(zhǎng)方體形鎂合金坯料的規(guī)格為：厚1~50mm，寬80~1000mm，長(zhǎng)500~2000mm。

利用所述雙向復(fù)合擠壓模具擠壓成型鎂合金板帶材的方法，包括下述步驟：

步驟一：先將鎂合金坯料加熱到250~450℃，保溫0.5~2h，同時(shí)加熱模具本體和擠壓筒，模具本體和擠壓筒等溫且比鎂合金坯料溫度低0~30℃，模具本體和擠壓筒加熱后在擠壓筒的擠壓腔、正面擠壓通道、過(guò)渡通道、側(cè)面擠壓通道、出口通道內(nèi)均勻涂抹潤(rùn)滑劑；

步驟二：鎂合金坯料、模具本體和擠壓筒都達(dá)到指定溫度后，將鎂合金坯料放入擠壓筒的擠壓腔中，從鎂合金坯料的后端施加壓力進(jìn)行等速擠壓，使鎂合金坯料依次經(jīng)過(guò)正面擠壓通道、過(guò)渡通道、側(cè)面擠壓通道、出口通道，即得鎂合金板帶材。

較好地，擠壓速度為0.3~3m/min。

較好地，所述鎂合金坯料為經(jīng)均勻化處理的鎂合金鑄造坯料或其他熱加工坯料。

本發(fā)明中，所述橫截面是指垂直于軸向（鎂合金坯料前進(jìn)方向）的截面。

有益效果：

1、本發(fā)明結(jié)合了擠壓加工和多向鍛造變形兩者的優(yōu)點(diǎn)，規(guī)避了它們的缺點(diǎn)，采用一種雙向復(fù)合擠壓模具及擠壓成型方法，即依次通過(guò)正面擠壓和側(cè)面擠壓變形，來(lái)弱化基面織構(gòu)并提高組織均勻性，從而制備高塑性鎂合金板帶材（伸長(zhǎng)率高于18%），顯著提高其二次成型和后續(xù)軋制成型性；

2、本發(fā)明擠壓成型方法簡(jiǎn)單，所用設(shè)備易于移植和操作，成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)，進(jìn)而可擴(kuò)大鎂合金板材的應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1：使用狀態(tài)下，本發(fā)明雙向復(fù)合擠壓模具的縱剖視圖；

圖2：使用狀態(tài)下，本發(fā)明雙向復(fù)合擠壓模具的橫剖視圖；

圖3：鎂合金坯料的形狀為圓柱形時(shí)，本發(fā)明雙向復(fù)合擠壓模具的左剖視圖；

圖4：鎂合金坯料的形狀為扁錠形時(shí)，本發(fā)明雙向復(fù)合擠壓模具的左剖視圖；

圖5：鎂合金坯料的形狀為長(zhǎng)方體形時(shí)，本發(fā)明雙向復(fù)合擠壓模具的左剖視圖；

其中，附圖標(biāo)記為：1-液壓機(jī)壓桿，2-擠壓筒，3-鎂合金坯料，4-模具本體，5-正面擠壓通道，6-過(guò)渡通道，7-側(cè)面擠壓通道，8-出口通道。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)介紹，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此。

實(shí)施例1

以鎂合金坯料的形狀為圓柱形（直徑500mm，長(zhǎng)1000mm）為例。

如圖1~3所示，一種鎂合金板帶材的雙向復(fù)合擠壓模具：包括圓柱形模具本體4，模具本體4的左端固定連接有圓柱形擠壓筒2，模具本體4內(nèi)部由左端至右端沿其軸向依次設(shè)有對(duì)接連通的正面擠壓通道5、過(guò)渡通道6、側(cè)面擠壓通道7、出口通道8，正面擠壓通道5左端與擠壓筒2的擠壓腔對(duì)接連通，前述任意對(duì)接連通處兩側(cè)部件的橫截面的形狀相同且面積相等；正面擠壓通道5和側(cè)面擠壓通道7的橫截面均自左向右逐漸變小，擠壓筒2的擠壓腔、過(guò)渡通道6和出口通道8的橫截面均自左向右相等；擠壓筒2的擠壓腔和正面擠壓通道5左端的橫截面形狀均為圓形、橫截面面積均與鎂合金坯料3的橫截面面積相等，正面擠壓通道5右端、過(guò)渡通道6、側(cè)面擠壓通道7和出口通道8的橫截面均為倒圓角矩形，并且過(guò)渡通道6的橫截面面積＞出口通道8的橫截面面積，出口通道8的橫截面面積=目標(biāo)鎂合金板帶材的橫截面面積。其中，正面擠壓通道5的擠壓比為8:1，側(cè)面擠壓通道7的擠壓比為1.5:1，過(guò)渡通道6的長(zhǎng)度為50mm。

利用所述雙向復(fù)合擠壓模具擠壓成型鎂合金板帶材的方法，包括下述步驟：

步驟一：先將經(jīng)均勻化處理的鎂合金坯料3（鎂合金鑄造坯料）加熱到350℃，保溫1h，同時(shí)加熱模具本體4和擠壓筒2，模具本體4和擠壓筒2等溫且比鎂合金坯料溫度低20℃，模具本體4和和擠壓筒2加熱后在擠壓筒2的擠壓腔、正面擠壓通道5、過(guò)渡通道6、側(cè)面擠壓通道7、出口通道8內(nèi)均勻涂抹潤(rùn)滑劑；

步驟二：鎂合金坯料3（鎂合金鑄造坯料）、模具本體4和擠壓筒2都達(dá)到指定溫度后，將鎂合金坯料3（鎂合金鑄造坯料）放入擠壓筒2的擠壓腔中，從鎂合金坯料3（鎂合金鑄造坯料）的后端利用液壓機(jī)壓桿1（形狀為圓柱形）進(jìn)行等速擠壓（擠壓速度為1.5m/min），使鎂合金坯料3（鎂合金鑄造坯料）依次經(jīng)過(guò)正面擠壓通道5、過(guò)渡通道6、側(cè)面擠壓通道7、出口通道8，實(shí)現(xiàn)正面擠壓變形和側(cè)面擠壓變形而得鎂合金板帶材。

利用上述雙向復(fù)合擠壓模具成型不同類(lèi)型鎂合金所得板帶材的伸長(zhǎng)率測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可以看出：本發(fā)明采用雙向復(fù)合擠壓模具及擠壓成型方法，即依次通過(guò)正面擠壓和側(cè)面擠壓變形，可以弱化基面織構(gòu)并提高組織均勻性，從而制備出高塑性鎂合金板帶材，伸長(zhǎng)率高于18%，顯著提高其二次成型和后續(xù)軋制成型性。

實(shí)施例2

與實(shí)施例1的區(qū)別在于：鎂合金坯料3的形狀為扁錠形，模具本體4、擠壓筒2、擠壓筒2的擠壓腔、液壓機(jī)壓桿1的形狀均為扁錠形，正面擠壓通道5左端的形狀也隨鎂合金坯料的形狀而發(fā)生相應(yīng)的改變，本例雙向復(fù)合擠壓模具的結(jié)構(gòu)如圖1、2、4所示。

實(shí)施例3

與實(shí)施例1的區(qū)別在于：鎂合金坯料3的形狀為長(zhǎng)方體形，模具本體4、擠壓筒2、擠壓筒2的擠壓腔、液壓機(jī)壓桿1的形狀均為長(zhǎng)方體形，正面擠壓通道5左端的形狀也隨鎂合金坯料的形狀而發(fā)生相應(yīng)的改變，本例雙向復(fù)合擠壓模具的結(jié)構(gòu)如圖1、2、5所示。