CN114074157B - 一种高强度zk60a镁合金圆棒的锻造工艺 - Google Patents
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Abstract
一种高强度ZK60A镁合金圆棒的锻造工艺，工艺流程步骤为：圆棒的铸造→圆棒的均匀化热处理→锻轧前圆棒热处理→锻压工序；本发明工艺简单易行，不仅能充分满足ZK60A锻轧产品的各项性能指标，同时还能提高产品的成品率至96％以上，降低了ZK60A镁合金产品成本。
Description
技术领域
本发明涉及镁合金锻轧技术领域，尤其涉及一种高强度ZK60A镁合金圆棒的锻造工艺。
背景技术
ZK60A镁合金材料不但具有优良的耐有机物和耐腐蚀，且比强度高，比弹性模量大，散热好，抗压及抗震性能好，承受冲击载荷能力比铝合金大，有较高的抗压强度和屈服强度及良好的成型性和焊接性。目前通常用来制作机器人、无人机、飞机蒙皮、舱门、操作***的摇臂、支座及飞船、火箭、导弹结构件等。但在实际生产中，这种合金如果直接通过热轧机进行轧制，其成品率极低，且合金本身所具有的突出性能也不能达到最佳状态，因而不能满足目前制造领域的需要，只有通过锻轧工艺来提高ZK60A镁合金的密度及强度，才能满足多领域制造的需求。整个锻轧工艺，包括ZK60A圆棒的铸造、车铣、探伤、热处理、再车铣、棒材预热温度、保温时间、锻轧温度、锻轧速度及圆棒的变型方向、规格尺寸等都有严格的要求，现有的镁合金ZK60A圆棒的锻轧工艺落后，锻轧成品率低，性能不稳定，因此急需改进。
鉴于上述原因，现研发出一种高强度ZK60A镁合金圆棒的锻造工艺。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种高强度ZK60A镁合金圆棒的锻造工艺，该工艺简单易行，不仅能充分满足ZK60A锻轧产品的各项性能指标，同时还能提高产品的成品率至96％以上，降低了ZK60A镁合金产品成本。
本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：一种高强度ZK60A镁合金圆棒的锻造工艺，工艺流程步骤为：圆棒的铸造→圆棒的均匀化热处理→锻轧前圆棒热处理→锻压工序。
第一步，圆棒的铸造：将1.48-1.52吨镁含量为99.93％-99.97％的镁锭放入Φ1000*1600mm的熔化炉坩埚中，并加入23-27kg的二号溶剂，采用电热炉加温熔化，当温度升至730-770℃时，加入33-37kg的锆含量为28％-32％的镁锆合金并进行氩气搅拌20分钟，降温至680-700℃，加入78-82kg锌含量为97％-99％的锌锭，再次进行搅拌10-20分钟，并进行化学成分化验，成分合格后，加入15-25kg的精炼剂精炼15-25分钟，然后再静置35-45分钟，开启铸造机和冷却水套，加入15-25kg的五号精炼剂，制造出Φ500mm的ZK60A镁合金圆棒；
第二步，圆棒的均匀化热处理：将Φ500mm的ZK60A镁合金铸棒进行锯切，锯切长度为：每段890-910mm，并进行车铣，形成镁合金圆棒，经过数字超声波探伤无缺陷后，放入电阻炉内进行均匀化热处理，热处理时间为10-14个小时，具体步骤为：在280-320min内将炉膛温度升至280-320℃，保温100-140min，再在40-80min内将炉膛温度升至350-410℃，保温220-260min，之后关闭电阻炉电源，自然降温280-320min，然后将炉盖打开，自然降温到常温，将圆棒移出炉膛外，待下一步加工；
第三步，锻轧前圆棒热处理：锻轧前首先将镁合金圆棒放置在天然气加热炉中，进行20-24个小时的升温热处理，具体步骤为：在340-380min内将炉膛温度升至300-400℃并保温，再在450-520min内将炉膛温度升至340-440℃并保温，再在450-530min内将炉膛温度升至360-460℃并保温，待出炉锻轧；
第四步，锻压工序：将锻压垫加热至240-280℃，通过机械手钳把保温在400-420℃的镁合金圆棒移动至锻压垫上方并竖直放置在对应锻轧机锤头的位置上，锻轧机为3000吨，其锤头为长方形，然后让锻轧机的锤头以130-180mm/min的速度下降，对镁合金圆棒进行下压，锤头每锻压完一次迅速升起，机械手钳再将镁合金圆棒侧翻放置，放置稳定后，锤头以100-140mm/min的速度下降对镁合金圆棒进行锻压，以此类推，将镁合金圆棒锻压成六棱形，在锻压过程中，镁合金锭的温度不能低于360-390℃，否则需要重新加热进行锻压；
用机械手钳将锻压好的六棱形镁合金锭竖直稳定放置在锻压垫上方，并对准锤头位置，镁合金锭的温度保持在360℃以上，然后将锤头以140-180mm/min的速度对六棱形镁合金进行锻压，不断用机械手钳调整镁合金锭的位置，直至将其锻压成所需要的镁合金锻件规格。
本发明的有益效果是：该工艺简单易行，不仅能充分满足ZK60A锻轧产品的各项性能指标，同时还能提高产品的成品率至96％以上，降低了ZK60A镁合金产品成本。
具体实施方式
下面结合实施例与具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
实施例1
将1500kg镁含量为99.95％的镁锭放入熔化炉坩埚中，并加入25kg的二号溶剂，采用电热炉加温熔化，当温度升至750℃时，加入35kg锆含量为30％的镁锆合金并进行氩气搅拌20分钟，降温至700℃，加入80kg锌含量为99％的锌锭，再次进行搅拌15分钟，并进行化学成分化验，成分合格后，加入20kg的精炼剂精炼20分钟，然后再静置40分钟，开启铸造机和冷却水套，加入20kg的五号精炼剂，制造出Φ500mm的ZK60A镁合金铸棒；
第二步，圆棒的均匀化热处理：将Φ500mm的ZK60A镁合金铸棒进行锯切，锯切长度为：900mm，并进行车铣，形成Φ420*900mm的镁合金圆棒，经过数字超声波探伤无缺陷后，放入电阻炉内进行均匀化热处理，热处理时间为12个小时，具体步骤为：在300min内将炉膛温度升至300℃，保温120min，再在60min内将炉膛温度升至380℃，保温120min，之后关闭电阻炉电源，自然降温300min，然后将炉盖打开，自然降温到常温，将圆棒移出炉膛外，待下一步加工；
第三步，锻轧前圆棒热处理：锻轧前首先将镁合金圆棒放置在天然气加热炉中，进行22个小时的升温热处理，具体步骤为：在360min内将炉膛温度升至350℃并保温，再在480min内将炉膛温度升至390℃并保温，再在480min内将炉膛温度升至410℃并保温，待出炉锻轧；
第四步，锻压工序：将锻压垫加热至260℃，通过机械手钳把保温在410℃的镁合金圆棒移动至锻压垫上方并竖直放置在对应锻轧机锤头的位置上，锻轧机为3000吨，其锤头为长方形，然后让锻轧机的锤头以150mm/min的速度下降，对镁合金圆棒进行下压，锤头每锻压完一次迅速升起，机械手钳再将镁合金圆棒侧翻放置，放置稳定后，锤头以120mm/min的速度下降对镁合金圆棒进行锻压，以此类推，将镁合金圆棒锻压成六棱形，在锻压过程中，镁合金锭的温度不能低于380℃，否则需要重新加热进行锻压；
用机械手钳将锻压好的六棱形镁合金锭竖直稳定放置在锻压垫上方，并对准锤头位置，镁合金锭的温度保持在370℃以上，然后将锤头以160mm/min的速度对六棱形镁合金进行锻压，不断用机械手钳调整镁合金锭的位置，直至将其锻压成所需要的镁合金锻件规格。
Claims (1)
1.一种高强度ZK60A镁合金圆棒的锻造工艺，其特征在于：工艺流程步骤为：圆棒的铸造→圆棒的均匀化热处理→锻轧前圆棒热处理→锻压工序；
所述的圆棒的铸造：将1.48-1.52吨镁含量为99.93％-99.97％的镁锭放入Φ1000*1600mm的熔化炉坩埚中，并加入23-27kg的二号溶剂，采用电热炉加温熔化，当温度升至730-770℃时，加入33-37kg的锆含量为28％-32％的镁锆合金并进行氩气搅拌20分钟，降温至680-700℃，加入78-82kg锌含量为97％-99％的锌锭，再次进行搅拌10-20分钟，并进行化学成分化验，成分合格后，加入15-25kg的精炼剂精炼15-25分钟，然后再静置35-45分钟，开启铸造机和冷却水套，加入15-25kg的五号精炼剂，制造出Φ500mm的ZK60A镁合金铸棒；
所述的圆棒的均匀化热处理：将Φ500mm的ZK60A镁合金铸棒进行锯切，锯切长度为：每段890-910mm，并进行车铣，形成镁合金圆棒，经过数字超声波探伤无缺陷后，放入电阻炉内进行均匀化热处理，具体步骤为：在280-320min内将炉膛温度升至280-320℃，保温100-140min，再在40-80min内将炉膛温度升至350-410℃，保温220-260min，之后关闭电阻炉电源，自然降温280-320min，然后将炉盖打开，自然降温到常温，将圆棒移出炉膛外，待下一步加工；
所述的锻压工序：将锻压垫加热至240-280℃，通过机械手钳把保温在400-420℃的镁合金圆棒移动至锻压垫上方并竖直放置在对应锻轧机的锤头的位置上，锻轧机为3000吨，其锤头为长方形，然后让锻轧机的锤头以130-180mm/min的速度下降，对镁合金圆棒进行下压，锤头每锻压完一次迅速升起，机械手钳再将镁合金圆棒侧翻放置，放置稳定后，锤头以100-140mm/min的速度下降对镁合金圆棒进行锻压，以此类推，将镁合金圆棒锻压成六棱形；
用机械手钳将锻压好的六棱形镁合金锭竖直稳定放置在锻压垫上方，并对准锤头位置，六棱形镁合金锭的温度保持在360℃以上，然后将锤头以140-180mm/min的速度对六棱形镁合金锭进行锻压，不断用机械手钳调整六棱形镁合金锭的位置，直至将其锻压成所需要的镁合金锻件规格。
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