CN1325205C - 铸造镁合金的等径道角挤压加工装置及其加工方法 - Google Patents

Abstract

铸造镁合金的等径道角挤压加工装置及其加工方法，它涉及一种能提高铸造镁合金力学性能的加工装置及其加工方法，它是为了解决铸造镁合金无法应用于力学性能要求高的零部件上的问题。本发明的等径道角挤压加工装置的凹模5与凹模套3间隙配合，5内5-2通过5-4与5-3相连通，并且5-2与5-3之间呈90度角，3的侧面开有一个通孔3-1，3-1与5内5-3相连通。本发明的等径道角挤压加工方法是：一、坯料加工；二、模具加工。低成本的铸造镁合金经过等径道角挤压工艺的加工装置挤压八道次以上后晶粒细化到20μm以下，抗拉强度提高到350MPa以上，延伸率提高到10%以上，可以直接应用于力学性能要求高的零部件上。

Description

铸造镁合金的等径道角挤压加工装置及其加工方法

技术领域：

本发明涉及一种能提高铸造镁合金力学性能的加工装置及其加工方法。

背景技术：

铸造镁合金制造成本低，通常制造成本只有变形镁合金的1/10左右，有很好的价格优势，但是铸造镁合金的晶粒尺寸粗大、力学性能低，一般晶粒尺寸为200μm左右，力学性能中抗拉强度在150MPa以下，延伸率小于2％，因此，铸造镁合金通常只能用作一些力学性能要求较低的场合。要想使铸造镁合金能应用在力学性能要求高的零部件上，就必须要提高铸造镁合金的力学性能。

发明内容：

本发明的目的是为了解决铸造镁合金无法应用于力学性能要求高的零部件上的问题，从而提供了一种铸造镁合金的等径道角挤压加工装置及其加工方法。本发明的等径道角挤压加工装置，它包括上模板1、下模板4和垫板9，垫板9固定在上模板1的下表面上，它还包括上模板固定套2、凸模8、压板7、凹模套3和凹模5，凸模8的上端嵌在上模板固定套2内，凸模8与上模板固定套2的上表面与垫板9的下表面固定连接，压板7的中央开有一个孔7-1，压板7固定在凹模套3的上表面上，凹模套3的下表面与下模板4的上表面固定连接，凹模5与凹模套3间隙配合，凹模5内开有第一直道5-2、第二直道5-3和弯道5-4，凹模5内第一直道5-2通过弯道5-4与第二直道5-3相连通，并且第一直道5-2与第二直道5-3之间呈90度角，凹模套3的侧面开有一个通孔3-1，凹模套3的侧面通孔3-1与凹模5内第二直道5-3相连通。它的凹模5由两个半凹模5-1构成，凹模5的每个半模5-1的轴向断面开有等直径的第一半圆柱面直道5-1-1、第二半圆柱面直道5-1-2和半圆柱面弯道5-1-3，半凹模5-1内第一半圆柱面直道5-1-1通过半圆柱面弯道5-1-3与第二半圆柱面直道5-1-2相连通，并且第一半圆柱面直道5-1-1与第二半圆柱面直道5-1-2之间呈90度角，两个半模5-1的轴向断面对接，并且两个半模5-1的第一半圆柱面直道5-1-1和第二半圆柱面直道5-1-2的中心轴线各自重合，两个半模5-1的第一半圆柱面直道5-1-1对接构成凹模5的第一直道5-2，两个半模5-1的第二半圆柱面直道5-1-2对接构成凹模5的第二直道5-3，两个半模5-1的半圆柱面弯道5-1-3对接构成凹模5的弯道5-4，两个半模5-1的轴向断面对接构成的凹模5的外表面和凹模套3的内表面是倒圆锥面。本发明的等径道角挤压加工方法的步骤是：一、坯料加工：将铸造镁合金铸坯经过简单机械加工，从而形成多块圆柱体坯料6；二、模具加工：将上述加工完成的每块圆柱体坯料6逐个放入到等径道角挤压加工装置中进行挤压，每块圆柱体坯料6进行至少八道次挤压过程，所述每块圆柱体坯料6在进行下一道次挤压过程前，每块圆柱体坯料6都以中心轴为转轴沿顺时针或逆时针方向旋转90度角后，再放入到等径道角挤压加工装置中进行挤压，并且所述每块圆柱体坯料6始终按同一个方向旋转。它的步骤二中每块圆柱体坯料6进行的一道次挤压过程的步骤为：(I)、使等径道角挤压加工装置的凸模8对处于凹模5的第一直道5-2内的所述圆柱体坯料6进行挤压；(II)、当凹模5的第一直道5-2内的圆柱体坯料6的上表面与第一直道5-2和第二直道5-3的交角处的距离h为9～11mm时，再从坯料加工完成的圆柱体坯料中选出另一块圆柱体坯料6放入到等径道角挤压加工装置中进行挤压；(III)、重复进行上述步骤(II)，直到将步骤(I)中的所述圆柱体坯料6顶出凹模5为止。

本发明的等径道角挤压加工方法是一种不改变坯料截面形状、经过多次挤压可以获得变形量的细化晶粒和提高被挤压材料力学性能的方法，用它可以对低成本的铸造镁合金进行晶粒细化和提高其力学性能，并且具有不改变镁合金坯料截面形状的优点。低成本的铸造镁合金经过本发明的等径道角挤压加工装置挤压八道次以上后晶粒细化到20μm以下，力学性能中抗拉强度提高到350MPa以上，力学性能中延伸率提高到10％以上，可以直接应用于力学性能要求高的零部件上。本发明的等径道角挤压加工装置所需设备吨位低、结构简单、易操作。经过本发明处理后的铸造镁合金的制造成本只提高为原来制造成本的2-3倍，也就是说加工后的铸造镁合金的制造成本只占变形镁合金制造成本的1/5～3/10，可见，本发明为低成本镁合金在汽车、航空、航天、电子及武器装备领域进一步的应用奠定了技术基础。

附图说明：

图1是本发明的整体结构示意图，图2是具体实施方式一中装置的结构示意图，图3是图2的A-A向剖示图，图4是图3中的半凹模5-1的B向视图。

具体实施方式：

具体实施方式一：结合图2、图3和图4说明本具体实施方式，本具体实施方式的加工装置由上模板1、下模板4、垫板9、上模板固定套2、凸模8、压板7、凹模套3和凹模5组成，垫板9固定在上模板1的下表面上，凸模8的上端嵌在上模板固定套2内，凸模8与上模板固定套2的上表面与垫板9的下表面固定连接，压板7的中央开有一个孔7-1，压板7固定在凹模套3的上表面上，凹模套3的下表面与下模板4的上表面固定连接，凹模5与凹模套3间隙配合，凹模5内开有第一直道5-2、第二直道5-3和弯道5-4，凹模5内第一直道5-2通过弯道5-4与第二直道5-3相连通，并且第一直道5-2与第二直道5-3之间呈90度角，凹模套3的侧面开有一个通孔3-1，凹模套3的侧面通孔3-1与凹模5内第二直道5-3相连通。采用本具体实施方式时，凸模8的下端给圆柱体坯料6施加挤压力，凹模5的弯道5-4给圆柱体坯料6施加剪切力。

具体实施方式二：结合图2说明本具体实施方式，本具体实施方式与具体实施方式一的不同点是：它的凸模8下端的直径小于压板7中央的孔7-1的直径，凹模5的第二直道5-3的直径D1小于凹模套3的侧面通孔3-1的直径D2。其他组成与连接关系与具体实施方式一相同。凸模8下行时通过压板7中央的通孔7-1进入到凹模5的第一直道5-2中；凹模套3的侧面通孔3-1的直径D2大于第二直道5-3的直径D1时，便于圆柱体坯料6从凹模5中被顶出。

具体实施方式三：结合图2说明本具体实施方式，本具体实施方式与具体实施方式一的不同点是：它的凸模8的上端面的外圆面上开有凸台肩，上模板固定套2的内圆面上开有一个凹台肩，凸模8的上端面的外圆面与上模板固定套2的内圆面通过台肩固定连接。其他组成与连接关系与具体实施方式一相同。采用本具体实施方式时，便于凸模8的固定以及凸模8的安装与拆卸。

具体实施方式四：结合图2、图3和图4说明本具体实施方式，本具体实施方式与具体实施方式一的不同点是：它的凹模5由两个半凹模5-1构成，凹模5的每个半模5-1的轴向断面开有等直径的第一半圆柱面直道5-1-1、第二半圆柱面直道5-1-2和半圆柱面弯道5-1-3，半凹模5-1内第一半圆柱面直道5-1-1通过半圆柱面弯道5-1-3与第二半圆柱面直道5-1-2相连通，并且第一半圆柱面直道5-1-1与第二半圆柱面直道5-1-2之间呈90度角，两个半模5-1的轴向断面对接，并且两个半模5-1的第一半圆柱面直道5-1-1和第二半圆柱面直道5-1-2的中心轴线各自重合，两个半模5-1的第一半圆柱面直道5-1-1对接构成凹模5的第一直道5-2，两个半模5-1的第二半圆柱面直道5-1-2对接构成凹模5的第二直道5-3，两个半模5-1的半圆柱面弯道5-1-3对接构成凹模5的弯道5-4，两个半模5-1的轴向断面对接构成的凹模5的外表面和凹模套3的内表面是倒圆锥面。其他组成与连接关系与具体实施方式一相同。采用本具体实施方式时，凹模5方便拆卸和安装。

具体实施方式五：结合图1说明本具体实施方式，本具体实施方式的等径道角挤压加工方法的步骤是：一、坯料加工：将铸造镁合金铸坯经过简单机械加工，从而形成多块圆柱体坯料6；二、模具加工：将上述加工完成的每块圆柱体坯料6逐个放入到等径道角挤压加工装置中进行挤压，每块圆柱体坯料6进行至少八道次挤压过程，所述每块圆柱体坯料6在进行下一道次挤压过程前，每块圆柱体坯料6都以中心轴为转轴沿顺时针或逆时针方向旋转90度角后，再放入到等径道角挤压加工装置中进行挤压，并且所述每块圆柱体坯料6始终按同一个方向旋转。如图1所示，一块圆柱体坯料6正处于被挤压过程，这块圆柱体坯料6在本发明的等径道角挤压加工装置中即受挤压作用，也受剪切作用。经过本发明的等径道角挤压加工方法处理后的镁合金可用作机械加工制件、锻造或挤压成型制件、制备镁合金半固态坯料。

具体实施方式六：结合图1说明本具体实施方式，本具体实施方式与具体实施方式五的不同点是：它的步骤一中所述圆柱体坯料6的直径为40～150mm，所述圆柱体坯料6的长度为80～400mm。其他步骤与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：结合图1和图2说明本具体实施方式，本具体实施方式与具体实施方式五的不同点是：它的步骤二中每块圆柱体坯料6进行的一道次挤压过程的步骤为：(I)、使等径道角挤压加工装置的凸模8对处于凹模5的第一直道5-2内的所述圆柱体坯料6进行挤压；(II)、当凹模5的第一直道5-2内的圆柱体坯料6的上表面与第一直道5-2和第二直道5-3的交角处的距离h为9～11mm时，再从坯料加工完成的圆柱体坯料中选出另一块圆柱体坯料6放入到等径道角挤压加工装置中进行挤压；(III)、重复进行上述步骤(II)，直到将步骤(I)中的所述圆柱体坯料6顶出凹模5为止。其他步骤与具体实施方式五相同。当凹模5的第一直道5-2内的圆柱体坯料6的上表面与第一直道5-2和第二直道5-3的交角处的距离h为9～11mm时，凸模8上行，避免损坏本发明的铸造镁合金的等径道角挤压加工装置。

具体实施方式八：结合图1和图2说明本具体实施方式，本具体实施方式与具体实施方式七的不同点是每块圆柱体坯料6进行的一道次挤压过程的步骤(II)中凹模5的第一直道5-2内的圆柱体坯料6的上表面与第一直道5-2和第二直道5-3的交角处的距离h为10mm。其他步骤与具体实施方式七相同。

Claims (6)

1、铸造镁合金的等径道角挤压加工装置，它包括上模板(1)、下模板(4)和垫板(9)，垫板(9)固定在上模板(1)的下表面上，它还包括上模板固定套(2)、凸模(8)、压板(7)、凹模套(3)和凹模(5)，凸模(8)的上端嵌在上模板固定套(2)内，凸模(8)与上模板固定套(2)的上表面与垫板(9)的下表面固定连接，压板(7)的中央开有一个孔(7-1)，压板(7)固定在凹模套(3)的上表面上，凹模套(3)的下表面与下模板(4)的上表面固定连接，凹模(5)与凹模套(3)间隙配合，凹模(5)内开有第一直道(5-2)、第二直道(5-3)和弯道(5-4)，凹模(5)内第一直道(5-2)通过弯道(5-4)与第二直道(5-3)相连通，并且第一直道(5-2)与第二直道(5-3)之间呈90度角，凹模套(3)的侧面开有一个通孔(3-1)，凹模套(3)的侧面通孔(3-1)与凹模(5)内第二直道(5-3)相连通；其特征在于它的凹模(5)由两个半凹模(5-1)构成，凹模(5)的每个半模(5-1)的轴向断面开有等直径的第一半圆柱面直道(5-1-1)、第二半圆柱面直道(5-1-2)和半圆柱面弯道(5-1-3)，半凹模(5-1)内第一半圆柱面直道(5-1-1)通过半圆柱面弯道(5-1-3)与第二半圆柱面直道(5-1-2)相连通，并且第一半圆柱面直道(5-1-1)与第二半圆柱面直道(5-1-2)之间呈90度角，两个半模(5-1)的轴向断面对接，并且两个半模(5-1)的第一半圆柱面直道(5-1-1)和第二半圆柱面直道(5-1-2)的中心轴线各自重合，两个半模(5-1)的第一半圆柱面直道(5-1-1)对接构成凹模(5)的第一直道(5-2)，两个半模(5-1)的第二半圆柱面直道(5-1-2)对接构成凹模(5)的第二直道(5-3)，两个半模(5-1)的半圆柱面弯道(5-1-3)对接构成凹模(5)的弯道(5-4)，两个半模(5-1)的轴向断面对接构成的凹模(5)的外表面和凹模套(3)的内表面是倒圆锥面。

2、根据权利要求1所述的铸造镁合金的等径道角挤压加工装置，其特征在于它的凸模(8)下端的直径小于压板(7)中央的孔(7-1)的直径，凹模(5)的第二直道(5-3)的直径(D1)小于凹模套(3)的侧面通孔(3-1)的直径(D2)。

3、根据权利要求1所述的铸造镁合金的等径道角挤压加工装置，其特征在于它的凸模(8)的上端面的外圆面上开有凸台肩，上模板固定套(2)的内圆面上开有一个凹台肩，凸模(8)的上端面的外圆面与上模板固定套(2)的内圆面通过台肩固定连接。

4、铸造镁合金的等径道角挤压加工方法，它的步骤是：一、坯料加工：将铸造镁合金铸坯经过简单机械加工，从而形成多块圆柱体坯料(6)；二、模具加工：将上述加工完成的每块圆柱体坯料(6)逐个放入到等径道角挤压加工装置中进行挤压，每块圆柱体坯料(6)进行至少八道次挤压过程，所述每块圆柱体坯料(6)在进行下一道次挤压过程前，每块圆柱体坯料(6)都以中心轴为转轴沿顺时针或逆时针方向旋转90度角后，再放入到等径道角挤压加工装置中进行挤压，并且所述每块圆柱体坯料(6)始终按同一个方向旋转，其特征在于它的步骤二中每块圆柱体坯料(6)进行的一道次挤压过程的步骤为：(I)、使等径道角挤压加工装置的凸模(8)对处于凹模(5)的第一直道(5-2)内的所述圆柱体坯料(6)进行挤压；(II)、当凹模(5)的第一直道(5-2)内的圆柱体坯料(6)的上表面与第一直道(5-2)和第二直道(5-3)的交角处的距离(h)为9～11mm时，再从坯料加工完成的圆柱体坯料中选出另一块圆柱体坯料(6)放入到等径道角挤压加工装置中进行挤压；(III)、重复进行上述步骤(II)，直到将步骤(I)中的所述圆柱体坯料(6)顶出凹模(5)为止。

5、根据权利要求4所述的铸造镁合金的等径道角挤压加工方法，其特征在于它的步骤一中所述圆柱体坯料(6)的直径为40～150mm，所述圆柱体坯料(6)的长度为80～400mm。

6、根据权利要求4所述的铸造镁合金的等径道角挤压加工方法，其特征在于每块圆柱体坯料(6)进行的一道次挤压过程的步骤(II)中凹模(5)的第一直道(5-2)内的圆柱体坯料(6)的上表面与第一直道(5-2)和第二直道(5-3)的交角处的距离(h)为10mm。

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