CN102632183A - 具有超细晶粒组织的镁合金中厚壁管材的制造工艺 - Google Patents

Abstract

具有超细晶粒组织的镁合金中厚壁管材的制造工艺，涉及有色金属加工技术领域，先软化退火：取挤压比大于2.5的镁合金挤压管坯加热温度至330℃、保温0.5h；再径向锻造：将镁合金挤压管坯反复循环进行旋转锻造、中间退火和冷却加工；再经精整、去应力退火和精加工。本发明用径向锻造法生产的镁合金管材采用的是室温旋转锻造，生产过程自动控制。锻造时，将管坯套在芯棒上，并安装在夹头上。夹头边旋转边将芯棒和套在其上的坯料送入锻造箱中，管坯在芯棒上由3个以上锤头径向打击，完成变形。带有锥度的芯棒且涂敷水溶性润滑剂有利于芯棒脱出。

Description

具有超细晶粒组织的镁合金中厚壁管材的制造工艺

技术领域

本发明涉及有色金属加工技术领域，特别是一种具有超细晶粒组织的镁合金中厚壁管材制造技术领域。

背景技术

镁合金具有低密度、电磁屏蔽性良好，比强度和刚度高、抗震能力强、易于机加工成形和回收再利用等优点。目前，镁合金管材大多数是以模铸、压铸以及半固态成形等工艺来生产产品。这些工艺生产的产品，存在着组织不均匀、成分偏析、力学性能偏低等缺点，不能充分发挥镁合金的性能优势。塑性变形能够改善镁合金组织和力学性能，大大提高镁合金的强度和塑性。例如利用挤压来进行塑性加工镁合金管材。但挤压由于受到设备的限制，挤压的管材尺寸、挤压比均受到限制，不能充分进行塑性变形，很多晶粒未能等到充分破碎，晶粒大小不一，管材各向异性严重。生产具有优良性能的镁合金管材不仅可以满足现有航空航天等领域对棒材需求，也使得利用管材生产变形过程复杂的工艺的高性能镁合金其他产品成为可能。

发明内容

本发明目的提出一种能克服现有技术缺陷的具有超细晶粒组织的镁合金中厚壁管材制造方法。

本发明包括以下步骤：

1）软化退火：取挤压比大于2.5的镁合金挤压管坯加热温度至330℃、保温0.5h；

2）径向锻造：将镁合金挤压管坯反复循环进行旋转锻造、中间退火和冷却加工；

3）精整：矫直处理；

4）去应力退火：将半成品加热至250℃，保温1h；

5）精加工：锯切、表面处理。

本发明是一种少切削、金属利用率高的中厚壁管材（壁厚≥10mm）的生产方法。采用挤压态镁合金管材作为坯料，通过多次“旋转锻造冷变形及退火”，从而大幅的细化镁合金板的晶粒尺寸。用径向锻造法生产的镁合金管材采用的是室温旋转锻造，生产过程自动控制。锻造时，将管坯套在芯棒上，并安装在夹头上。夹头边旋转边将芯棒和套在其上的坯料送入锻造箱中，管坯在芯棒上由3个以上锤头径向打击，完成变形。带有锥度的芯棒且涂敷水溶性润滑剂有利于芯棒脱出。

本发明优点具体体表在：

1、加工的产品力学性能好：室温径向锻造+退火工艺生产镁合金管材，在累计变形量大于20%时，全截面可获得较均匀的组织，随着变形量的进一步增大，与适当的热处理工艺配合，可得到更加均匀细小晶粒，平均晶粒尺寸在10μm以下，各向异性基本消除，综合力学性能明显提高。

2、加工生产效率高：由于径向锻机的打击频率高，锻打过程为自动控制，工步间不间断，锻打过程中不使用任何其他附加工具，不必进行工步测量，所以生产率高。

3、材料利用率高：由于径向锻造工艺缩短锻件精度高，加工余量小，可显著节约原材料。冷锻件可以不经过切削加工或只经过少量切削加工就可直接应用。

4、锻件精度高、表面粗糙度低：冷锻外径60mm壁厚20的挤压态镁合金管材，采用芯棒成形尺寸公差达±0.3mm；冷锻表面粗糙度外径可达Ra3.2—0.4μm。

总之，本发明的方法成本低、操作简单、可用于大规模生产，是一种经济、有效的制备超细晶镁合金管材的方法，更加均匀细小，经控制热处理成为晶粒小于10微米的成品镁合金板。利用该方法制备镁合金管材具有成本低、强度高、塑性好、管材表面质量好、几何尺寸精度高等特点，可广泛应用在汽车、航空航天、通讯、建筑等各个领域。

在步骤2）中，所述旋转锻造的每道次变形量为2～15%，每加热一次进行1～4道次径向锻造，各一道次径向锻造的变形量大于前一道次径向锻造的变形量。

在步骤3）中变形量为1～4%。

具体实施方式

现结合牌号AZ31B,产品规格ф60mm×15mm的具有超细晶粒组织的镁合金管材生产为例进行说明。

其具体生产方法如下：

1、软化退火：取表面清理确认没有裂纹缺陷，规格：ф80mm×25mm、挤压比大于2.5的镁合金挤压管坯加热温度至330℃、保温0.5h。

2、径向锻造：

 将镁合金挤压管坯反复循环进行旋转锻造、中间退火和冷却加工。

在带有锥度的芯棒涂敷水溶性润滑剂或固体润滑剂，以利于芯棒脱出。

 锤头速度/锻造频率：大于150次／分～900次／分。

 锻件旋转速度/夹头的转数N=3～13 rPm。

 轴向送进速度/坯料进给速度V：冷锻时为0.04～0.3m/min，精整时为0.3～1.5m/min

进锤速度/径向进给速度：一般为50～280 mm/min。

开锻温度330℃，旋转锻造的每道次变形量为2～15%，每加热一次进行1～4道次径向锻造，各一道次径向锻造的变形量大于前一道次径向锻造的变形量。

还可在每一道次锻造过程完成后，如发现弯曲则进行矫直，矫直时采用温矫，棒材温度大于200℃，弯曲度小于1.5mm/m。

每道次锻造工艺参数见下表：

3、精整：矫直处理，变形量为1～4%。

4、去应力退火：将半成品加热至250℃，保温1h。

5、精加工：锯切、表面处理。在常温下进行锯边，对表面进行打磨或铣面，形成规格为：ф60mm×15mm产品。

6、检测：强度高，Rm=329.5Mpa,R0.2=281Mpa，各向异性差异小。截面晶粒均匀细小，晶粒平均尺寸约8μm

 7、涂油包装：对成品进行涂油包装入库。

Claims (3)

1.具有超细晶粒组织的镁合金中厚壁管材的制造工艺，其特征在于包括以下步骤：

1）软化退火：取挤压比大于2.5的镁合金挤压管坯加热温度至330℃、保温0.5h；

2）径向锻造：将镁合金挤压管坯反复循环进行旋转锻造、中间退火和冷却加工；

3）精整：矫直处理；

4）去应力退火：将半成品加热至250℃，保温1h；

5）精加工：锯切、表面处理。

2.根据权利要求1所述具有超细晶粒组织的镁合金中厚壁管材的制造工艺，其特征在于在步骤2）中，所述旋转锻造的每道次变形量为2～15%，每加热一次进行1～4道次径向锻造，各一道次径向锻造的变形量大于前一道次径向锻造的变形量。

3.根据权利要求1所述具有超细晶粒组织的镁合金中厚壁管材的制造工艺，其特征在于在步骤3）中变形量为1～4%。