一种高性能镁合金板材的挤压加工方法_2

文档序号:8494128阅读:来源:国知局
23.左立柱,24.工作平台,25.压力机底座,26.左挤压通道,27.剪切平台,28.右挤压通道,29.中间挤压通道,30.下部挤压通道。
【具体实施方式】
[0014]一种高性能镁合金板材的挤压加工方法,采用如下步骤:
(1)精选材料、化学试剂
对制备所需的材料、化学试剂进行精选,并对其纯度、浓度进行控制:
镁合金块坯料:固态块体,含镁量为96%,含铝量3.0%,含锌量1.0% ;
砂纸:固态固体;
高温石墨:固态粉末;
无水乙醇:液态液体,99.7% ;
丙酮:液态液体,99.0% ;
(2)预处理镁合金块坯料
①用1200目砂纸对镁合金块坯料21的外表面进行打磨,去除油污,再用2400目砂纸进行打磨,使表面清洁、光滑;
②丙酮和无水乙醇按体积比3:2,加入清洗槽内,搅拌混合,配置成丙酮+无水乙醇混合液;
③将清洗槽置于超声波清洗机上,把镁合金块坯料21浸泡于丙酮+无水乙醇混合液中进行超声波震动洗涤,时间为40min ;
④超声波震动洗涤后将镁合金块坯料21取出,置于干燥架上,用吹风机吹干;
(3)预热镁合金块坯料
开启真空气氛加热炉,预设温度为250°C -500°C (可选择250°C、300°C、350°C、400°C、450°C,500°C ),达到预设温度时,将镁合金块坯料21置于加热炉中,保温0.5h_4h (可选择0.5h、l.0hU.5h、2.0h,2.5h、3.0h,3.5h、4.0h);
(4)挤压镁合金块坯料
镁合金块坯料21的挤压加工是在立式液压挤压机上进行的,是在加热挤压凹模模具10内、在固定挤压凸模模具、挤压凸模模具12与挤压伸缩压头17的作用下完成的;
②制备挤压模具
挤压凹模模具10用4Cr5MoSiV材料制备,模腔横截面呈矩形,其中矩形前后边的中间设置有对称的两个半圆形凹槽;各个角为光滑倒圆角,壁厚为35-60mm,模腔内表面粗糙度为 Ra0.08-0.16 μ m ;
固定挤压凸模模具用4Cr5MoSiVl材料制备,数量为两个且左右对称分布,单个固定挤压凸模模具包括水平段和连接在水平段下方的竖直段;左固定挤压凸模模具19的水平段固定于挤压凹模模具10上方左侧,其竖直段向下伸入挤压凹模模具10的模腔并与模腔左内壁之间形成左挤压通道26 ;右固定挤压凸模模具11的水平段固定于挤压凹模模具10上方右侧,其竖直段向下伸入挤压凹模模具10的模腔并与模腔右内壁之间形成右挤压通道28;左、右固定挤压凸模模具的竖直段底部均与模腔底面有间隔,左右两个竖直段的横截面均呈矩形,左竖直段靠近模腔左侧边的一侧以及右竖直段靠近模腔右侧边的一侧均设有倾斜角度为30-60°、高度为2-6mm的剪切平台27,剪切平台27之上壁厚为35_56mm、之下为33-50mm,固定挤压凸模模具表面粗糙度为Ra0.08-0.16 μm ;左固定挤压凸模模具19的右侧边与前后两个半圆形凹槽的左边缘连线平齐;右固定挤压凸模模具11的左侧边与前后两个半圆形凹槽的右边缘连线平齐;上述两个相邻的侧边与半圆形凹槽之间形成中间挤压通道29 ;中间挤压通道29与左、右挤压通道相连接的通道为下部挤压通道30 ;
挤压凸模模具12用4Cr5MoSiVl材料制备,横截面呈与中间挤压通道29相配合的结构,厚度为40-60mm,挤压凸模模具12表面粗糙度为Ra0.08-0.16 μ m ;
②固定挤压模具
在固定挤压凸模模具表面、挤压凸模模具12表面与挤压凹模模具10模腔表面涂抹高温石墨以润滑,通过固定螺栓13将固定挤压凸模模具与挤压凹模模具10连接起来,将连接好的挤压模具安装于立式液压挤压机的模具固定架9内,并置于加热套22内,将挤压凸模模具12伸入挤压凹模模具10模腔内,安装牢固,连接关系正确,按序操作;
③开启加热套22,加热挤压模具,加热温度预设为250°C _500°C(可选择250°C、300°C、350°C、400°C、450°C、500°C),达到预设温度时保温 0.5_4h (可选择 0.5h、l.0h、l.5h、2.0h、
2.5h、3.0h,3.5h、4.0h);
④置放镁合金块坯料
在预热后的镁合金块坯料21表面涂抹高温石墨以润滑,退出挤压凸模模具12,将镁合金块坯料21置于挤压凹模模具10内,与固定挤压凸模模具接触,将挤压凸模模具12经中间挤压通道29伸入挤压凹模模具10模腔内,接触镁合金块坯料21 ;
再次进行保温,保温时间为l-5h (可选择lh、2h、3h、4h、5h);
⑤开启挤压伸缩压头17,通过压块18使挤压凸模模具12下行,对预先置于模具模腔内的镁合金块体坯料21进行挤压,镁合金块体坯料21在固定挤压凸模模具的作用下产生分流,向两侧流动,并在固定挤压凸模模具的入口处产生第一次变截面转角挤压变形,镁合金块坯料21产生的塑性变形与转角挤压剪切变形细化了晶粒组织,在剪切变形过程中在剪切力的作用下晶粒c轴发生倾转弱化了基面织构;在挤压凸模模具12的作用下,镁合金块坯料21继续向前流动,在固定挤压凸模模具出口处产生第二次变截面转角挤压变形,晶粒组织再次被细化,基面织构也再次被弱化;当镁合金块坯料21流动到剪切平台时,产生差速剪切变形,晶粒组织进一步被细化,剪切变形导致晶粒c轴发生倾转从而进一步弱化基面织构;当挤压凸模模具12上端完全进入挤压凹模模具10时,停止推进,完成挤压,一次挤压便获得两块高性能镁合金板材20 ;
⑥挤压完毕后,关闭加热套22,退出挤压凸模模具12,取出高性能镁合金板材20,使之在空气中冷却;
(5)打磨、洁净处理
切除高性能镁合金板材20的废料,并用砂纸对其表面进行打磨,然后用体积比为3:2的丙酮与无水乙醇的混合液通过超声波进行清洗,使其洁净,最后用吹风机吹干。
[0015]所用材料、化学试剂性质如下:镁合金块还料:AZ31,140mmX80mmX40mm ;砂纸:SiC, 1200目,2张;2400目,4张;高温石墨:C, 500g ;无水乙醇:CH3CH2OH, 1200ml ;丙酮:C3H6O, 800ml ο
[0016]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步说明:
图1所示,本发明中高性能镁合金板材的挤压状态图,各部位置、连接关系要正确,安装牢固,按序操作。
[0017]高性能镁合金板的挤压加工所使用的化学试剂的量值是按预先设置的比例范围确定的,以毫米、毫升、克为计量单位。
[0018]高性能镁合金板材20的挤压加工是在立式液压挤压机上进行的,是在挤压凹模模具10内、在加热、在挤压伸缩压头17、固定挤压凸模模具和挤压凸模模具12的作用下完成的;
立式液压挤压机通过连接导线2与电控箱I相连接,在电控箱I上设置有电源开关3、加热套控制器4、压力电机控制器5、指示灯6、显示屏7 ;立式液压挤压机包括压力机底座25,在压力机底座25右侧设置有右立柱8、左侧设置有左立柱23,在左、右立柱上端设置有压力机顶座15,在压力机顶座15上方设置有压力电机16 ;压力机顶座15下方设置有升降手柄14 ;压力机底座25上方设置有工作平台24,在工作平台24上方设置有固定支架9,左、右固定挤压凸模模具以及挤压凹模模具10通过固定螺栓13与固定支架9相连接,在挤压凹模模具10四周设置有加热套22 ;挤压凸模模具12上方有压块18平行压住,压块18与上方挤压伸缩压头17接触,挤压伸缩压头17与压力电机16相连接;镁合金块坯料21置于左、右固定挤压凸模之间,镁合金块坯料21上方与挤压凸模模具12接触,在挤压凸模模具12的作用下完成挤压而形成高性能镁合金板20。
[0019]图2所示,为挤压通道的剖面示意图,左、右固定挤压凸模模具之间为中间挤压通道29,左、右固定挤压凸模模具与挤压凸模模具12之间分别为左挤压通道26和右挤压通道28,左、右固定挤压凸模模具与挤压凹模模具10的底面之间为下部挤压通道30,左、右固定挤压凸模模具的一侧均设置有剪切平台27。
[0020]图3所示,为图2中A-A向的剖面示意图,挤压凹模模具10模腔横截面呈矩形,中间设置有对称的两个半圆形凹槽以利于挤压凸模模具12的运动,左、右固定挤压凸模横截面呈矩形。
[0021]图4所示,为(a)初始镁合金块坯料21与(b)挤压加工后镁合金板材20的EBSD图与(0001)极图,镁合金的平均晶粒尺寸由初始板材的34 μ m细化至4 μ m,( 0001)基面织构强度由初始板材的27.02降低至9.85,组织细化、基面织构强度削弱有利于镁合金强度、塑性等力学性能的提高。
[0022]本方明通过挤压加工制备高
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