專利名稱：一種小口徑鎂合金管件的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種管件的制備方法，具體地說(shuō)是一種優(yōu)質(zhì)小口徑鎂合金管件的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，人們對(duì)管件的可靠性等要求越來(lái)越高，同時(shí)對(duì)合金綜合性能和特種性能的要求不斷提高。已有的管件已不能完全滿足使用要求和追求了，而用高性能鎂合金制備的管件因具有優(yōu)異的性能受到人們的廣泛關(guān)注。而且隨著能源和環(huán)保問題正越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視，美國(guó)、歐洲以及日本已經(jīng)制定了嚴(yán)格的汽車排放和燃油節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)迫使汽車制造商生產(chǎn)重量輕、耗油少、符合環(huán)保要求的新一代汽車。而材料減重帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和性能的改善是十分顯著的，這為鎂合金管件的進(jìn)一步應(yīng)用提供了廣闊的空間。商用飛機(jī)與汽車減重相同重量，帶來(lái)的燃油費(fèi)用節(jié)省，前者是后者的近100 倍。而戰(zhàn)斗機(jī)的燃油費(fèi)用節(jié)省又是商用飛機(jī)的近10倍，更重要的是其機(jī)動(dòng)性能的改善，可以極大提高其戰(zhàn)斗力和生存能力，正因?yàn)槿绱耍V合金管件類零件可以被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、導(dǎo)彈和宇宙飛船上。另一方面，計(jì)算機(jī)類、通訊類、消費(fèi)類電子產(chǎn)品是當(dāng)今全球發(fā)展最為快速的產(chǎn)業(yè)，數(shù)字化技術(shù)導(dǎo)致了各類數(shù)字化產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)，在3C產(chǎn)品朝著輕、薄、短、小方向發(fā)展趨勢(shì)的推動(dòng)下，鎂合金管件的應(yīng)用也得到了持續(xù)的增長(zhǎng)。同其他金屬一樣，目前，鎂合金的成形主要通過(guò)兩種方式，鑄造和塑性變形。鎂合金鑄造有砂型鑄造、金屬型鑄造、熔模鑄造、擠壓鑄造、低壓鑄造和高壓鑄造等，其中，壓鑄工藝是鎂合金件制造的主流，但是壓鑄工藝存在以下問題1、該工藝需要特定的高精端的壓鑄設(shè)備，對(duì)設(shè)備要求很高；2、成形溫度較高，一般都在200°C 300°C之間，并且鎂合金的導(dǎo)熱性良好，熱量散失較快，成形過(guò)程中加熱，保溫難度大，從而導(dǎo)致能耗較大，加工成本高，不符合現(xiàn)代低耗能要求；3、鎂是化學(xué)性質(zhì)很活波的元素，高溫下更是易于與空氣中的氧，二氧化碳等氣體反應(yīng)，從而使壓鑄件引進(jìn)雜質(zhì)，降低使用性能，所以壓鑄過(guò)程需要嚴(yán)格的防護(hù)措施，防護(hù)成本高，防護(hù)難度大；4、往往由于壓鑄設(shè)備、模具、工藝參數(shù)和具體的操作的問題，壓鑄件中比較容易產(chǎn)生不完全填充、冷隔、氣孔、縮孔、空洞、流痕、熱裂紋、變形和扭曲等鑄造缺陷。因此壓鑄件都需要較為復(fù)雜的后續(xù)工藝處理。塑性加工工藝包括擠壓、鍛造和軋制。其中目前實(shí)際應(yīng)用最廣泛的就是擠壓成形，由于加工溫度比液態(tài)金屬低和不受沖擊載荷作用，擠壓模具相對(duì)壓鑄模具比較便宜。擠壓成形還能保持工件具有足夠精確的尺寸，所以常常不需要進(jìn)行復(fù)雜的機(jī)械加工，通常定尺鋸齒后就可使用。經(jīng)過(guò)擠壓加工成形的鎂合金產(chǎn)品具有更好的力學(xué)性能，可適應(yīng)更為多變的工況需求。擠壓成形中的彎曲成形是最簡(jiǎn)單而廣泛使用的塑性成形方法。它可以直接作為單獨(dú)的成形過(guò)程，也可以作為其他成形方法的一道工序。管材彎曲成形是管材塑性加工的重要組成部分，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的輕量化、強(qiáng)韌化和滿足低耗高效、精確制造等方面的要求，所獲小口徑(口徑小于100mm)管件已廣泛用于機(jī)械、電力、航空航天、交通運(yùn)輸、石油化工、輕工等工業(yè)部門中，特別在核電管道的連接方面得到了廣泛的關(guān)注，并迅速發(fā)展成為一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域。
綜上所述，雖然通過(guò)彎曲加工可以加工出一定尺寸的小口徑管件，但卻存在著很多缺點(diǎn)，彎曲缺陷在一定程度上影響著管件的應(yīng)用。目前成熟的彎曲工藝一般都需加熱到200°C 250°C之間才能制備高質(zhì)量的管件。由于鎂的化學(xué)性質(zhì)非?；畈?，高溫防護(hù)難度較大、防護(hù)成本也較高、工序復(fù)雜，能耗較大。因此尋找一種對(duì)于鎂合金管坯，既能夠在室溫或微溫下成形尺寸完整、形狀合格的優(yōu)質(zhì)管件，又能夠減少缺陷的方法便成為難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種小口徑鎂合金管件的制備方法，該方法在室溫或微溫(100°C下)下直接加工優(yōu)質(zhì)小口徑鎂合金管件，產(chǎn)品質(zhì)量符合要求，制作工藝簡(jiǎn)便，降低了能耗，節(jié)約了成本。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的 一種小口徑鎂合金管件的制備方法，其特征在于該方法在室溫或微溫下直接加工出小口徑鎂合金管件，具體步驟如下
1)對(duì)原料進(jìn)行化學(xué)成分、外觀、機(jī)械性能的復(fù)檢和復(fù)查，確保所用原料管才的質(zhì)量；
2)使用帶鋸機(jī)按照管件尺寸下料表規(guī)定進(jìn)行下料，管材一端端面成45°角，另一端成60°角，鋸料完成后在60°角一端進(jìn)行切角，切角寬度為3mm 5mm，然后先用角磨機(jī)磨管外毛邊，再用孔機(jī)磨管內(nèi)毛邊；
3)將鎂合金管坯在未成形前外面擦拭干凈，并將管內(nèi)鋸屑和積物吹凈，用水沖洗干凈、晾干；用由石墨粉劑和礦物油配成的潤(rùn)滑劑均勻地涂在管坯外表面；其中石墨粉劑和礦物油的比例為1:5 ;
4)將和鎂合金管坯尺寸相對(duì)應(yīng)的模具、模芯裝入彎管冷推成型機(jī)上，并調(diào)整芯棒，使其與模具的間隙均勻；調(diào)整好合模缸，設(shè)定缸的壓力和推桿的行程，使推頭能推到合適的位置，保證成型后的管件達(dá)到要求；最后將模具和模芯均勻涂上潤(rùn)滑劑；
5).將鎂合金管坯放入箱式固溶處理爐中預(yù)熱到60V 100°C度之間，然后保溫10 20分鐘；
6)迅速將預(yù)熱后的管坯裝入模具，找正管坯斜口方位，切角一端正對(duì)頂桿，然后合模，開動(dòng)頂桿，逐步加壓，當(dāng)頂桿行程達(dá)到約1/3和2/3時(shí)，開模，取下管坯，重新涂抹潤(rùn)滑劑，然后重復(fù)步驟5)；
7)取下推彎后的管坯，放入熱處理爐，進(jìn)行去變形應(yīng)力退火；完成后取出，制備出鎂合金管件。本發(fā)明利用箱式固溶處理爐預(yù)熱鎂合金管坯，采用彎管冷推成行機(jī)YWT100，通過(guò)多次和緩慢施壓制備出優(yōu)質(zhì)小口徑鎂合金管件。在擠壓變形后，鎂合金的晶粒組織更加致密，組織與性能均勻，易于控制，尺寸精確、表面光潔。金屬流線組織良好、壁厚均勻及機(jī)械、力學(xué)性能良好。不僅降低了鎂合金管件的成形溫度，而且還省去了加工過(guò)程中保溫處理，提高鎂合金管件的成形性。其不僅可以充分利用鎂合金材料優(yōu)異的機(jī)械性能，還可以降低材料消耗，提高擠壓管件質(zhì)量，不需進(jìn)行后續(xù)加工即可獲得優(yōu)質(zhì)成品管，減少了工藝設(shè)備數(shù)量，在變形過(guò)程中不需要?dú)怏w保護(hù)，降低了勞動(dòng)量，減少了生產(chǎn)成本，大幅度提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品合格率。本發(fā)明主要優(yōu)點(diǎn)如下(I)采用在室溫或微溫(100°c下)下直接加工優(yōu)質(zhì)小口徑鎂合金管件工藝，改變了傳統(tǒng)制造鎂合金管件的擠壓方法，制備出的鎂合金管件性能得到了提高。(2)采用箱式固溶處理爐、彎管冷推成行機(jī)等普通設(shè)備，制作工藝簡(jiǎn)便，加快了生產(chǎn)周期，降低了能耗，節(jié)約了成本。(3)通過(guò)彎頭冷推成形工藝參數(shù)和模具、模芯來(lái)控制獲得的鎂合金管件，便于操作，安全穩(wěn)定。(4)制備出的鎂合金管件，提高了組織的致密性和均勻性，改善了管件的力學(xué)性能，擴(kuò)大了鎂合金彎管件的應(yīng)用領(lǐng)域，能夠滿足特定場(chǎng)合需要。本發(fā)明尤其適用于航空航天、汽車、3C產(chǎn)品和核電等工業(yè)領(lǐng)域需求高質(zhì)量小尺寸管件的制備中。
具體實(shí)施例方式一種口徑為60_的小口徑鎂合金管件的制備方法，具體步驟如下
I)首先對(duì)含有質(zhì)量百分比 3. 20%Ai、l. 11%Ζη、0· 30%Μη、0· 0143%Si、0. 0015%Fe、0. 0012%Cu、0. 0009%Ni的鎂合金AZ31B原材料管，核對(duì)原材料質(zhì)量證明書內(nèi)容是否正確，然后查看原料管材的外觀質(zhì)量，原料管材不應(yīng)有下列缺陷過(guò)燒或嚴(yán)重脫碳。深度大于O. 8mm或浸入最小壁厚結(jié)疤、折迭、夾渣。深度大于I. 6mm或浸入最小壁厚的機(jī)械劃痕和凹坑微裂紋管材表面的飛邊、毛刺等。最后進(jìn)行化學(xué)成分、機(jī)械性能的復(fù)驗(yàn)。確保所用原料管才的質(zhì)量。2)調(diào)整好帶鋸機(jī)HL-400的鋸條并固定，松開夾鉗將原料管材置放在鉗口內(nèi)并檢視所鋸長(zhǎng)度是否符合管件尺寸下料表規(guī)定。管材一端端面成45°角，另一端成60°角，鋸料完成后要在60°角一端進(jìn)行切角，切角寬度為3mm 5mm，然后先用角磨機(jī)磨管外毛邊，再用孔機(jī)磨管內(nèi)毛邊。3).將鋸好的鎂合金管坯在未成形前外面用抹布擦拭干凈，并用氣泵將管內(nèi)鋸屑和積物吹凈，用水沖洗干凈、晾干。用由石墨粉劑和進(jìn)口礦物油配成的潤(rùn)滑劑均勻的涂在管坯外表面。其中石墨粉劑與礦物油比例1:5。4)將和鎂合金管坯尺寸對(duì)應(yīng)的模具、模芯裝入彎管冷推成型機(jī)YWT100上，并調(diào)整芯棒，使其與模具的間隙均勻。調(diào)整好合模缸，推制缸的壓力和推桿的行程，使推頭能推到合適的位置，保證成型后的管件達(dá)到相關(guān)要求。最后將模具和模芯均勻涂上潤(rùn)滑劑。5)將鎂合金管坯放入最高加熱溫度為800°C的箱式固溶處理爐中預(yù)熱到80°C度之間，然后保溫15min。6 )迅速將預(yù)熱后的管坯裝入模具，找正管坯斜口方位，切角一端正對(duì)頂桿，然后合模，開動(dòng)頂桿，逐步加壓，當(dāng)頂桿行程達(dá)到約1/3和2/3時(shí)，開模，取下管坯，重新涂抹潤(rùn)滑齊U，然后重復(fù)步驟5)。7)取下推彎后的管坯，放入熱處理爐CH800-12，進(jìn)行去變形應(yīng)力退火。退火溫度為150°C，退火時(shí)間為20min。完成后取出，制備出鎂合金AZ3IB管件。本發(fā)明制備的鎂合金AZ31B管件成型質(zhì)量高，所達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)抗拉強(qiáng)度268Mpa，屈服強(qiáng)度156 Mpa，延伸率13. 4%。
權(quán)利要求
1.一種小口徑鎂合金管件的制備方法,其特征在于該方法在室溫或微溫下直接加工出小口徑鎂合金管件，具體步驟如下 1)對(duì)原料進(jìn)行化學(xué)成分、外觀、機(jī)械性能的復(fù)檢和復(fù)查，確保所用原料管才的質(zhì)量； 2)使用帶鋸機(jī)按照管件尺寸下料表規(guī)定進(jìn)行下料，管材一端端面成45°角，另一端成60°角，鋸料完成后在60°角一端進(jìn)行切角，切角寬度為3mm 5mm，然后先用角磨機(jī)磨管外毛邊，再用孔機(jī)磨管內(nèi)毛邊； 3)將鎂合金管坯在未成形前外面擦拭干凈，并將管內(nèi)鋸屑和積物吹凈，用水沖洗干凈、晾干；用由石墨粉劑和礦物油配成的潤(rùn)滑劑均勻地涂在管坯外表面； 4)將和鎂合金管坯尺寸相對(duì)應(yīng)的模具、模芯裝入彎管冷推成型機(jī)上，并調(diào)整芯棒，使其與模具的間隙均勻；調(diào)整好合模缸，設(shè)定缸的壓力和推桿的行程，使推頭能推到合適的位置，保證成型后的管件達(dá)到要求；最后將模具和模芯均勻涂上潤(rùn)滑劑；5).將鎂合金管坯放入箱式固溶處理爐中預(yù)熱到60V 100°C度之間，然后保溫10 20分鐘； 6)迅速將預(yù)熱后的管坯裝入模具，找正管坯斜口方位，切角一端正對(duì)頂桿，然后合模，開動(dòng)頂桿，逐步加壓，當(dāng)頂桿行程達(dá)到約1/3和2/3時(shí)，開模，取下管坯，重新涂抹潤(rùn)滑劑，然后重復(fù)步驟5)； 7)取下推彎后的管坯，放入熱處理爐，進(jìn)行去變形應(yīng)力退火；完成后取出，制備出鎂合金管件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的小口徑鎂合金管件的制備方法，其特征在于步驟3)中，潤(rùn)滑劑中，石墨粉劑與礦物油比例1:5。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種小口徑鎂合金管件的制備方法，將合格的鎂合金直管原材料管放入帶鋸機(jī)中，根據(jù)下料尺寸加工成標(biāo)準(zhǔn)鎂合金直管管坯；均勻涂抹潤(rùn)滑劑后，預(yù)熱到60℃～100℃之間，然后保溫10min～20min；迅速將預(yù)熱后的鎂合金直管管坯裝入彎管冷推成型機(jī)上，開動(dòng)頂桿，逐步加壓，當(dāng)鎂合金直管達(dá)到所需彎曲角度時(shí)開模，取下管坯；將推彎后的管坯，進(jìn)行去應(yīng)力退火，完成后取出，制備出鎂合金彎管件。本發(fā)明提高了鎂合金彎管件的組織的致密性和均勻性，改善了管件的力學(xué)性能，尤其適用于航空航天、汽車、3C產(chǎn)品和核電等工業(yè)領(lǐng)域需求高質(zhì)量小尺寸鎂合金彎管件的制備。
文檔編號(hào)C21D8/10GK102886391SQ20121043774
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月6日
發(fā)明者隋艷偉, 李強(qiáng), 朱春春, 唐巧生, 丁月霞, 李鳴 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué), 江蘇華陽(yáng)金屬管件有限公司