CN111360093A - 一种管材挤压方法 - Google Patents

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周福海
房大庆
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Abstract

本申请属于材料加工技术领域，特别是涉及一种管材挤压方法。现有的挤压工艺容易导致镁合金管材表面发黑，甚至破裂，而且力学性能非常差，不能满足自行车镁合金管材的性能要求。如果性能达不到自行车的要求，将对镁合金管材的生产和使用自行车的人造成潜在危害。本申请提供了一种管材挤压方法，所述方法包括如下步骤：1)设置加热炉的炉温和加热时间，然后将常温下的镁合金铸坯放入加热炉中；2)选取挤压比为50～130的模具，将所述铸坯放入350～450℃的挤压筒中进行挤压；3)挤压过程中控制挤压速度为0.4～1.6m/min。能够获得具有良好光泽表面和力学性能的镁合金管材。

Description

一种管材挤压方法
技术领域
本申请属于材料加工技术领域，特别是涉及一种管材挤压方法。
背景技术
镁及其合金是实际工程应用中最轻的金属结构材料，具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼减震性好、导热性好、电磁屏蔽效果佳、机加工性能优良、零件尺寸稳定和易回收等优点，成为航空、航天、汽车、计算机、电子、通信和家电等行业的重要新型材料。但由于镁合金的密排六方结构，滑移系较少，以及很强的基面织构，存在以下问题：1)强韧化效果有限(合金元素太多、密度提高，使轻量化的效果降低)，强度水平低、减轻重量的效果不明显。2)成形以铸造技术为主，性能低、缺陷多、可靠性差，常温下塑性变形困难，大多数镁合金需要在高温下成形。这些问题一定程度上制约了镁合金的开发和应用。
目前为了提升镁合金的性能，通常进行塑性变形处理。对于镁合金管材而言，挤压过程中涉及到众多的工艺参数，优化工艺进一步提高镁合金管材的性能是常用的一种手段。如果能得到好的挤压工艺，突破镁合金高性能管材制造关键技术，将非常有利于扩大其应用。
现有的挤压工艺容易导致镁合金管材表面发黑，甚至破裂，而且力学性能非常差，不能满足自行车镁合金管材的性能要求。如果性能达不到自行车的要求，将对镁合金管材的生产和使用自行车的人造成潜在危害。
发明内容
1.要解决的技术问题
基于现有的挤压工艺容易导致镁合金管材表面发黑，甚至破裂，而且力学性能非常差，不能满足自行车镁合金管材的性能要求。如果性能达不到自行车的要求，将对镁合金管材的生产和使用自行车的人造成潜在危害的问题，本申请提供了一种管材挤压方法。
2.技术方案
为了达到上述的目的，本申请提供了一种管材挤压方法，所述方法包括如下步骤：
1)设置加热炉的炉温和加热时间，然后将常温下的镁合金铸坯放入加热炉中；
2)选取挤压比为50～130的模具，将所述铸坯放入350～450℃的挤压筒中进行挤压；
3)挤压过程中控制挤压速度为0.4～1.6m/min。
本申请提供的另一种实施方式为：所述步骤1)中所述炉温为300～350℃。
本申请提供的另一种实施方式为：所述步骤1)中所述加热时间为230～800℃。
本申请提供的另一种实施方式为：所述炉温为340℃，所述加热时间为790分钟，所述挤压比为128，所述挤压速度为0.48m/min，所述挤压筒温度为420℃。
本申请提供的另一种实施方式为：所述炉温为320℃，所述加热时间为405分钟，所述挤压比为128，所述挤压速度为0.698m/min，所述挤压筒温度为400℃。
本申请提供的另一种实施方式为：所述炉温为330℃，所述加热时间为233分钟，所述挤压比为70，所述挤压速度为1.552m/min，所述挤压筒温度为380℃。
本申请提供的另一种实施方式为：所述管材应用于自行车的制造。
3.有益效果
与现有技术相比，本申请提供的管材挤压方法的有益效果在于：
本申请提供的管材挤压方法，针对现有镁合金管材良好工艺缺乏的问题，提供一种优化工艺的方法。
本申请提供的管材挤压方法，提供几种镁合金管材挤压工艺，提高管材力学性能，达到提高材料的加工和使用性能的目的。
本申请提供的管材挤压方法，能够获得具有良好光泽表面和力学性能的镁合金管材。
附图说明
图1为本申请的挤压方法流程示意图；
图2为本申请的管材力学性能示意图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图对本申请的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本申请，并能够实施本申请。在不违背本申请原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。
镁合金作为极具潜力的材料，相对于铝合金和钢铁，由于强度和塑性都比较低，限制了它的发展和应用。为了解决这个问题并适应一些产品的应用，研究人员通常通过对镁合金进行变形处理来提高它的力学性能。针对镁合金管材，它是挤压成形，涉及到众多需要控制的工艺参数。对于材料而言，工艺直接影响材料的性能。很多研究人员希望能通过优化这些工艺参数去提高镁合金管材的综合力学性能，从而满足材料应用的性能要求。因此，如何得到好的工艺从而提高管镁合金材的综合性能就显得尤为必要。
目前，镁合金管材、棒材、型材、带材主要采用挤压方法加工。研究表明，挤压镁合金在成分上更均匀、内部组织更致密，所以比铸造镁合金具有更高的强度和伸长率等。为生产出组织和性能都符合设计要求的产品，必须深入研究镁合金热变形过程中最佳的工艺参数。
加热炉温度和加热时间：设定好适当的加热炉温度和加热时间有利于消除铸态组织残余应力，降低挤压所需要的温度，便于变形加工。镁合金具有密排六方晶格，室温下只有基面产生滑移，因此镁合金常温下容易脆裂，难以进行塑性成形加工。高温下有利于加工变形，但在较高温度下很很容易产生氧化。
挤压比：挤压比会直接影响到管材的壁厚，不同的挤压比会影响金属变形量大小。挤压比增大时，金属流出模孔的困难程度会增大，挤压力也增大。当其他条件相同时，挤压比增大，挤压时锭坯外层金属向模孔流动的阻力也增大，因此使内外部金属流动速度差增大，变形不均匀。如果挤压比选用过大，挤压机会因挤压力过大而发生堵塞，使挤压过程不能正常进行，甚至损坏工具，影响生产率。如果挤压比值选用过小，挤压设备的能力不能得到充分利用，也不利于获得组织和性能均匀的制品。
挤压筒温度：镁合金的变形温度范围狭窄，挤压时毛坯与挤压筒直接接触时，极易产生裂纹。所以，对挤压筒必须进行加热。由于坯料与模具的接触面积较大，变形时间较长，所以挤压筒的温度非常关键，直接影响到管材表面质量以及挤压时的温度，是影响动态再结晶程度的重要因素。
挤压速度：当变形速度较高时，因变形引起的热效应，会使挤压毛坯的温度升高，从而流动应力明显降低.当变形速度再增高时，虽然毛坯的升温很明显，但是由于变形过程中金属的加工硬化速度比再结晶过程的软化过程快，坯料流动应力不但不减小，反而明显增大。因此控制合理的挤压速度有利于挤压和提高管材性能。合理控制挤压速度可以获得细小均匀的晶粒和良好的综合力学性能。挤压速度越大，合金发生动态再结晶就越充分，组织越均匀。当挤压速度越低时，合金强度高但是塑性差，这是因为发生部分动态再结晶。当挤压速度较高时，合金强度下降，塑性提高，这是因为发生完全动态再结晶。
这些工艺参数都是相互影响，综合决定了管材最后的力学性能。没有一个单一的工艺参数取决定性因素。
参见图1～2，本申请提供一种管材挤压方法，所述方法包括如下步骤：
1)设置加热炉的炉温和加热时间，然后将常温下的镁合金铸坯放入加热炉中；
2)选取挤压比为50～130的模具，将所述铸坯放入350～450℃的挤压筒中进行挤压；
3)挤压过程中控制挤压速度为0.4～1.6m/min。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中所述炉温为300～350℃。
进一步地，所述步骤1)中所述加热时间为230～800℃。
进一步地，所述炉温为340℃，所述加热时间为790分钟，所述挤压比为128，所述挤压速度为0.48m/min，所述挤压筒温度为420℃。
进一步地，所述炉温为320℃，所述加热时间为405分钟，所述挤压比为128，所述挤压速度为0.698m/min，所述挤压筒温度为400℃。
进一步地，所述炉温为330℃，所述加热时间为233分钟，所述挤压比为70，所述挤压速度为1.552m/min，所述挤压筒温度为380℃。
进一步地，所述管材应用于自行车的制造。
具体案例：
(1)在将常温下的镁合金铸坯放入到加热炉中后设置好炉温为320℃和加热时间为405min。
(2)选取挤压比为128的模具，将加热完毕后的铸坯放入400℃温度下的挤压筒中，便可开始挤压。
(3)挤压过程中控制挤压速度为0.698m/min，挤压出光泽表面的管材，经过测试后其屈服强度为198MPa，延伸率为18％.
Figure BDA0002395128090000041
本申请涉及的挤压方法也可适用其他种类镁合金、挤压成型的镁合金棒材、板材等。
现有的挤压工艺不能得到具有良好光泽表面和力学性能的镁合金管材。而本申请给出了几种挤压工艺能够获得良好光泽表面和力学性能的镁合金管材。
挤压加工相比的优势如下工艺流程简单，例如镁合金板材以轧制为主，需要通过多次的反复轧制才能成形，工序多，生产效率低。若采用挤压加工，从成本来说非常有利。挤压变形能有效改善金属材料的组织，细化晶粒，提高其力学性能。
尽管在上文中参考特定的实施例对本申请进行了描述，但是所属领域技术人员应当理解，在本申请公开的原理和范围内，可以针对本申请公开的配置和细节做出许多修改。本申请的保护范围由所附的权利要求来确定，并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征的等同物文字意义或范围所包含的全部修改。

Claims (7)

1.一种管材挤压方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
1)设置加热炉的炉温和加热时间，然后将常温下的镁合金铸坯放入加热炉中；
2)选取挤压比为50～130的模具，将所述铸坯放入350～450℃的挤压筒中进行挤压；
3)挤压过程中控制挤压速度为0.4～1.6m/min。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中所述炉温为300～350℃。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中所述加热时间为230～800℃。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述炉温为340℃，所述加热时间为790分钟，所述挤压比为128，所述挤压速度为0.48m/min，所述挤压筒温度为420℃。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述炉温为320℃，所述加热时间为405分钟，所述挤压比为128，所述挤压速度为0.698m/min，所述挤压筒温度为400℃。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述炉温为330℃，所述加热时间为233分钟，所述挤压比为70，所述挤压速度为1.552m/min，所述挤压筒温度为380℃。
7.如权利要求1～6中任一项所述的方法，其特征在于：所述管材应用于自行车的制造。
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