一种冲压模具用润滑剂及镁合金冲压成型工艺的制作方法

本发明具体涉及一种冲压模具用润滑剂和镁合金冲压成型工艺。

背景技术：

镁合金被誉为“21世纪绿色金属结构材料”，具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼减震降噪能力强、电磁屏蔽性能优异和易于回收再利用等优点，近年来在国防军工、航空航天、交通工具及电器电子等领域得到了广泛应用。

由于镁合金属于密排六方结构，室温塑性变形能力差，目前镁合金作为结构应用的最多的是铸件，比例达到90％以上。然而压铸制品内部易存在气孔，成品率较低，冲压成型较压铸工艺具有更高的生产效率。镁合金薄带材的冲压成型性能与镁合金成分、薄带材的厚度、冲压前后热处理、冲压工艺参数(压边力、拉延温度、润滑方式等)有关。冲压过程中，若材料与模具间摩擦力过大，会影响冲压产品表面的美观度，增加冲压产品表面的缺陷，也会影响模具的使用寿命。而镁合金薄带材的厚度越薄，该产品的加工难度越大，成品率降低，这对冲压时模具上涂覆的润滑剂和冲压工艺提出了更高的要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种冲压模具用润滑剂及应用这种润滑剂的镁合金薄带材冲压成型工艺，降低镁合金薄带材与冲压模具间的摩擦力，提高镁合金薄带的加工性能，提高其极限拉伸比，以获得品质均一、表面质量好的镁合金冲压件。

本发明的技术方案如下：

一种冲压模具用润滑剂，该润滑剂主要由石墨烯和聚四氟乙烯组成。

进一步地，所述润滑剂中石墨烯的含量为0.1～1wt.％。

一种应用上述冲压模具用润滑剂的镁合金冲压成型工艺，包括如下步骤：

(1)首先，将镁合金薄带材置于热处理炉中，在300～400℃条件下退火0.5～2h；

(2)然后，将冲压模具在255～300℃条件下预热0.5～3h后，在所述冲压模具上涂覆所述冲压模具用润滑剂；

(3)将热处理后的镁合金薄带材取出，置于预热后的凸模与凹模之间，对镁合金薄带材进行冲压成型；

(4)最后，将成型后的镁合金薄带材时效处理20～40h，得到冲压成品。

进一步地，所述镁合金薄带材的厚度为0.03～0.20mm。

进一步地，所述步骤3中冲压边力为2～6kn，速度为2-8mm/min。

进一步地，所述步骤4中时效处理的温度为120～200℃。

进一步地，所述镁合金薄带材的材质组成为：2.50～3.50wt.％zn，2.60～3.50wt.％al，0.30～0.80wt.％ti和0.10～0.50wt.％y，其余为mg及不可去除的杂质元素。

采用本发明的冲压模具用润滑剂，可以使得超薄镁合金带材在加工时的极限拉伸比进一步得到提高，提高镁合金冲压件的表面质量和尺寸精度，同时提高冲压模具的使用寿命。

本发明通过控制冲压前热处理、冲压工艺参数设定及冲压后热处理来改善镁合金组织结构，提高镁合金的冲压成型性能。与现有技术相比，采用本发明的工艺，可以实现厚度为0.03～0.20mm的超薄镁合金板带材的冲压加工，通过该冲压工艺，冲压过程中不会出现裂纹、褶皱等，提高了成品率及冲压深度，冲压成型所得的镁合金件尺寸精度高、表面质量好。同时，本发明所使用设备均为市面可购设备，对于冲压机和热处理炉没有特殊要求，工艺操作简单、成本较低。

附图说明

图1为本发明实施例1中所得镁合金冲压件的实物照片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种镁合金冲压成型工艺，其具体步骤如下：

(1)首先，将厚度为0.05mm、宽度为400mm的镁合金薄带(卷)材置于热处理炉中，在400℃条件下退火2h，进行冲压前热处理；

(2)然后，将冲压模具(即凸模与凹模)在290℃条件下预热2h后，在所述冲压模具上涂覆冲压模具用润滑剂；

(3)将热处理后的镁合金薄带(卷)材取出，置于预热后的凸模与凹模之间，对镁合金薄带材进行冲压成型，冲压边力为6kn，速度为3mm/min；

(4)最后，将成型后的镁合金薄带材在180℃条件下时效处理25h，得到冲压成品。

其中，所用冲压模具用润滑剂由石墨烯和聚四氟乙烯组成，石墨烯的含量为0.8wt.％。

图1为冲压所得镁合金件的外观照片，可以看出，所得镁合金件的表面光洁，无裂纹、褶皱出现，表面质量高。

对比例1

本对比例中的镁合金冲压成型工艺，其具体步骤如下：

(1)首先，将厚度为0.05mm、宽度为400mm的镁合金薄带(卷)材置于热处理炉中，在400℃条件下退火2h，进行冲压前热处理；

(2)然后，将冲压模具(即凸模与凹模)在310℃条件下预热2h后，在所述冲压模具上涂覆冲压模具用润滑剂；

(3)将热处理后的镁合金薄带(卷)材取出，置于预热后的凸模与凹模之间，对镁合金薄带材进行冲压成型，冲压边力为6kn，速度为3mm/min；

(4)最后，将成型后的镁合金薄带材在180℃条件下时效处理25h，得到冲压成品。

其中，所用冲压模具用润滑剂由石墨烯和聚四氟乙烯组成，石墨烯的含量为0.8wt.％。

冲压过程中，冲压制品与模具粘接，而且极限拉伸比降低，所得的镁合金冲压件表面质量不好。

对比例2

本对比例中的镁合金冲压成型工艺，其具体步骤如下：

(1)首先，将厚度为0.05mm、宽度为400mm的镁合金薄带(卷)材置于热处理炉中，在400℃条件下退火2h，进行冲压前热处理；

(2)然后，将冲压模具(即凸模与凹模)在290℃条件下预热2h后，在所述冲压模具上涂覆冲压模具用润滑剂；

(3)将热处理后的镁合金薄带(卷)材取出，置于预热后的凸模与凹模之间，对镁合金薄带材进行冲压成型，冲压边力为6kn，速度为3mm/min；

(4)最后，将成型后的镁合金薄带材在180℃条件下时效处理25h，得到冲压成品。

其中，上述冲压模具用润滑剂主要由石墨烯和聚四氟乙烯组成，石墨烯的含量为0.05wt％。在使用该润滑剂的条件下，薄带材加工时的极限拉伸比与实施例1相比，降低15％。

实施例2

本实施例中的镁合金冲压成型工艺，其具体步骤如下：

(1)首先，将厚度为0.10mm、宽度为200mm的镁合金薄带(卷)材置于热处理炉中，在400℃条件下退火2h，进行冲压前热处理；

(2)然后，将冲压模具(即凸模与凹模)在260℃条件下预热2h后，在所述冲压模具上涂覆冲压模具用润滑剂；

(3)将热处理后的镁合金薄带(卷)材取出，置于预热后的凸模与凹模之间，对镁合金薄带材进行冲压成型，冲压边力为5kn，速度为6mm/min；

(4)最后，将成型后的镁合金薄带材在160℃条件下时效处理30h，得到冲压成品。

其中，所用冲压模具用润滑剂由石墨烯和聚四氟乙烯组成，石墨烯的含量为0.8wt.％。

所制得的镁合金冲压件表面质量好，尺寸精度高，未发现细小裂纹的存在。

对比例3

本对比例中的镁合金冲压成型工艺，其具体步骤如下：

(1)首先，将厚度为0.10mm、宽度为200mm的镁合金薄带(卷)材置于热处理炉中，在380℃条件下退火2h，进行冲压前热处理；

(2)然后，将冲压模具(即凸模与凹模)在230℃条件下预热2h后，在所述冲压模具上涂覆冲压模具用润滑剂；

(3)将热处理后的镁合金薄带(卷)材取出，置于预热后的凸模与凹模之间，对镁合金薄带材进行冲压成型，冲压边力为5kn，速度为6mm/min；

(4)最后，将成型后的镁合金薄带材在160℃条件下时效处理30h，得到冲压成品。

其中，上述冲压模具用润滑剂为石墨烯和聚四氟乙烯的混合物，石墨烯的含量为0.8wt.％。

对冲压模具230℃预热之后冲压，由于模具温度与镁合金薄带材温相对差较大，冲压过程产生裂纹，所得镁合金冲压件的表面质量不好，品质不均一。

对比例4

本对比例中的镁合金冲压成型工艺，其具体步骤如下：

(1)首先，将厚度为0.10mm、宽度为200mm的镁合金薄带(卷)材置于热处理炉中，在460℃条件下退火2h，进行冲压前热处理；

(2)然后，将冲压模具(即凸模与凹模)在260℃条件下预热2h后，在所述冲压模具上涂覆冲压模具用润滑剂；

(3)将热处理后的镁合金薄带(卷)材取出，置于预热后的凸模与凹模之间，对镁合金薄带材进行冲压成型，冲压边力为5kn，速度为6mm/min；

(4)最后，将成型后的镁合金薄带材在160℃条件下时效处理30h，得到冲压成品。

其中，上述冲压模具用润滑剂为石墨烯和聚四氟乙烯的混合物，石墨烯的含量为0.8wt.％。

在冲压过程中，镁合金制品产生褶皱，得到的镁合金冲压件表面也有褶皱、裂纹。