CN107584022A - 一种镁合金板材剪切弯曲复合变形的组合模具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种镁合金板材剪切弯曲复合变形的组合模具，属于镁合金板材塑性变形技术领域，可用于制备高性能变形镁合金，该模具主要包括剪切模具、弯曲模具和燕尾形键，其中剪切模具分为剪切上模具和剪切下模具、弯曲模具分为弯曲上模具和弯曲下模具，各模具之间通过燕尾形键连接固定。该组合模具结合了大剪切变形和弯曲变形的优势和特点，而且柔性大，模具利用率高，能够实现不同板材厚度单道次轧制过程中剪切与弯曲不同工艺参数下复合变形的累积应变，从而实现晶粒的超细化与织构控制，表现出优异的成形性能、力学性能与表面质量。
Description
技术领域
本发明属于镁合金板材塑性变形技术领域，具体涉及一种镁合金板材剪切弯曲复合变形的组合模具。
背景技术
镁合金被誉为“二十一世纪最具有发展前景的绿色工程材料”具有许多独特的优点，如质轻、比强度高、抗冲击、阻尼减震、电磁屏蔽、导热导电性好等，在航空、航天、汽车、高铁和国防军事等领域具有广泛应用前景，但镁合金塑性变形受制于自身的材料特性，密排六方结构，室温下可开动的滑移系少，塑性变形能力弱，且通过常规轧制获得的镁合金板材基面织构效应显著，使其后续成形困难，极大限制了变形镁合金材料的推广与运用。
研究表明，大塑性变形技术制得的超细晶组织镁合金，后续成形性能良好，由湖南大学陈振华课题组提出的等径角轧制工艺，可以连续加工性能优良的板材，但由于ECAR工艺自身的特点，（反复轧制和保温）使镁合金板材难以实现晶粒细化和织构控制的协调作用，而弯曲变形在改善板材的微观组织与织构取向方面优势突出，在此基础上重庆大学课题组相继提出了多级连续转角剪切变形与轧制—剪切—连续弯曲变形工艺，但由于多级连续转角剪切变形工艺仅局限于剪切应变的累积叠加，轧制—剪切—连续弯曲变形工艺虽然加入了弯曲变形，但模具工艺参数单一，难以依据实际工况需要对模具结构参数做出动态调整，进而实现剪切与弯曲路径的改变，如需实现上述功能，需根据工艺要求重新配做，导致模具利用率低。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种控温剪切弯曲复合变形的组合模具，通过其能够使镁合金晶粒组织细化，合理控制织构演变，进而提升镁合金板材力学性能，加工性能与表面质量，该模具通过调整剪切与弯曲模具之间的连接顺序以及组合方式，进而改变镁合金板材的塑性变形路径，而且可以依据实际工况需要随时组合不同结构参数的剪切弯曲模具，组合模具灵活性大，利用率高。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种镁合金板材剪切弯曲复合变形的组合模具包括剪切模具、弯曲模具和燕尾形键，其中剪切模具分为剪切上模具和剪切下模具、弯曲模具分为弯曲上模具和弯曲下模具，各模具之间通过燕尾形键连接固定。剪切上模具与剪切下模具构成了剪切通道，剪切通道转角处的内侧圆弧半径为r1、r3，弯曲上模具与弯曲下模具构成了弯曲通道，弯曲通道转角处的内外侧圆弧半径为r2、r4，将组合模具安装于轧辊出口处，组合模具中设置的通道开口与轧辊出口相对应，镁合金板材经轧辊热轧变形后，利用轧辊与板材之间的摩擦力提供驱动力，使镁合金板材直接进入剪切弯曲组合模具中内设的通道，其中模具通道高度处处保持相等，以实现剪切与弯曲变形累积叠加。通过调整剪切与弯曲模具之间的连接顺序以及组合方式，进而改变镁合金板材的塑性变形路径，而且可以依据实际工况需要随时组合不同结构参数剪切弯曲模具，组合模具灵活性大，利用率高。
本发明具有以下技术特点。
1、本发明采用一种镁合金板材剪切弯曲复合变形的组合模具可以实现单道次大剪切变形与弯曲变形的累积变形，生产效率大大提高。
2、本发明采用一种镁合金板材剪切弯曲复合变形的组合模具通过调整剪切模具与弯曲模具之间的连接顺序以及组合方式可以实现镁合金板材轧制路径的改变。
3、 本发明采用一种镁合金板材剪切弯曲复合变形的组合模具可以依据实际工况需要随时组合不同结构参数剪切弯曲模具，组合模具灵活性大，利用率高。
附图说明
图1为本发明模具发生剪切-弯曲-剪切-弯曲路径1的结构示意图。
图2为本发明模具发生剪切-弯曲-剪切-弯曲路径2的结构示意图。
图3为本发明模具发生剪切-弯曲-弯曲-剪切路径3的结构示意图。图中1、2--轧辊；3--镁合金板材；4--剪切上模具；5--剪切下模具；6--弯曲上模具；7--弯曲下模具；8--燕尾形键；9—加热管。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例，对本发明进一步描述。
本发明提出的一种镁合金板材剪切弯曲复合变形的组合模具，该组合模具包括剪切模具、弯曲模具和燕尾形键，其中剪切模具分为剪切上模具（4）和剪切下模具（5）、弯曲模具分为弯曲上模具（6）和弯曲下模具（7），各模具之间通过燕尾形键（8）连接固定，剪切上模具（4）与剪切下模具（5）构成了剪切通道，剪切通道的内侧圆弧半径为r1、弯曲上模具（6）与弯曲下模（7）具构成了弯曲通道，弯曲通道转角处的内外侧圆弧半径为r2，模具中内置加热管（9）可以控制模具温度，模具通道高度处处保持相等，以实现剪切与弯曲复合变形累积叠加。
如图1、2、3所示，组合模具安装于轧辊（1、2）出口处，组合模具中设置的通道开口与轧辊出口相对应，首先将镁合金板材（3）在高温下轧制成3mm厚度，然后通过加热管（9）将剪切上下模具（4、5）弯曲上下模具（6、7）预热至250℃~350℃，在模具通道内喷洒Al2O3（三氧化二铝）粉和水玻璃的混合润滑剂，高温轧制后的镁合金板材，在轧辊（1、2）与镁合金板材（3）之间的摩擦力驱动下，通过由加热管（9）保温的组合模具构成的等高度通道，进一步发生塑性变形，均化组织，细化晶粒。
通过调整剪切弯曲模具之间的连接顺序可以实现塑性变形路径的改变。如图1变形路径为剪切—弯曲—剪切—弯曲变形，镁合金板材（3）经轧制变形后在剪切转角处受到剪切力作用，上表面发生剪切变形，接着发生弯曲变形上表面受拉应力下表面受压应力，然后再发生剪切变形，上表面发生剪切变形，接着发生弯曲变形上表面受拉应力下表面受压应力。如图2所示变形路径仍然是剪切-弯曲-剪切-弯曲变形，不过与图1不同的就在于第二次发生剪切变形过程中是下表面发生剪切变形，第二次发生弯曲变形是上表面受压应力，下表面受拉应力，图3发生的是剪切-弯曲-弯曲-剪切变形，镁合金板材（3）经轧制变形后在剪切转角处受到剪切力作用，上表面发生剪切变形，接着发生弯曲变形上表面受拉应力下表面受压应力，然后再发生弯曲变形，上表面受拉应力下表面受压应力，最后发生剪切变形，上表面发生剪切变形。一种剪切弯曲复合变形的组合模具不仅实现了单道次剪切弯曲的复合变形而且实现了单道次轧制路径的改变，避免了反复轧制和保温导致难以实现晶粒细化与织构控制的相互协调。
通过组合不同结构参数的剪切弯曲模具，可以实现单道次轧制不同工艺参数的塑性累积变形，可以调整剪切模具的内侧圆弧半径r1、r3，通道角度θ1、θ3，弯曲模具的内外侧圆弧半径r2、r4，组合模具灵活性大，利用率高。
Claims (3)
1.一种镁合金板材剪切弯曲复合变形的组合模具，利用该模具可以实现不同厚度镁合金板材单道次轧制过程中剪切与弯曲不同工艺参数下复合变形的累积应变，从而实现晶粒的超细化与织构控制，该组合模具主要包括剪切模具、弯曲模具和燕尾形键，其中剪切模具分为剪切上模具和剪切下模具，弯曲模具分为弯曲上模具和弯曲下模具，剪切模具与弯曲模具之间通过燕尾形键连接固定，剪切上模具与剪切下模具构成了剪切通道，弯曲上模具与弯曲下模具构成了弯曲通道，该组合模具安装于轧辊出口处，利用轧辊与板材之间的摩擦力使板材通过组合模具中的通道，进而发生剪切弯曲复合变形。
2.根据权利要求1所述的一种镁合金板材剪切弯曲复合变形的组合模具，其特征在于：通过调整剪切弯曲模具之间的连接顺序可以实现镁合金板材单道次轧制塑性变形路径的改变，进而实现剪切-弯曲-剪切-弯曲塑性变形或剪切-弯曲-弯曲-剪切塑性变形。
3.根据权利要求1所述的一种镁合金板材剪切弯曲复合变形的组合模具，其特征在于：可以依据实际工况需要，组合出不同结构参数的剪切弯曲模具，组合模具灵活性大，利用率高，其中结构参数包括：通道角度θ1、θ3，剪切通道转角处的内侧圆弧半径r1、r3，弯曲通道转角处的内外侧圆弧半径r2、r4 。
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