专利名称：镁合金板材加工方法及专用装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及镁合金制备技术，具体地说是一种镁合金板材加工方法及专用装置。
背景技术：
镁合金作为质量轻、刚性好的强韧性材料，用于航空、航天器、导弹，可以增加有效载荷和飞行距离，降低使用周期和成本。因此早在二次大战期间就开始应用于航空器材等领域。例如飞机内框架类结构部件可用镁合金管件；此外，镁合金由于其密度小和良好的电磁屏蔽性，非常适用于3C行业(Computer，Communication，Consumer Electronics Products，简称3C)的便携式电子电器通讯器材，例如手机壳采用镁合金时，电磁波只通过天线接收和发送，减少了信号损失，提高了通讯质量，也易于控制及减少对人体的伤害。由于镁合金密度小、耐冲击及美观等特性，又使镁合金广泛用于体育器材、办公器具、家庭工具等便携式用品等，其结构材料在汽车、电子电器部件、体育、办公及日常生活用品等方面有很多应用，如笔记本电脑外壳、打印机板、硬盘中小件；其它还有手机壳、摄像机壳、相机架、镁合金牺牲阳极的应用实例。
上述产品的加工方法均采用压铸法加工技术。但是，采用压铸法存在压铸件的强度和刚度低、密度小(不利于电子屏蔽效应)等缺点。为了加工出高强度、高刚度的镁合金壳形件，研制一种新的镁合金塑性加工技术，以满足工业需要是本领域技术人员主要研究的重要课题之一。
发明内容
为了解决上述不足，本发明的目的在于提供一种具有高强度、高刚度的镁合金壳形件的镁合金板材加工方法及专用装置。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下
镁合金板材加工方法采用板材冲压技术成型镁合金壳形件，工艺参数为先将模具预热至200～500℃，保温时间为每毫米厚度坯料保温1～1.5分钟；再将镁合金板料加热至200～350℃(即变形温度/℃)，保温时间为每毫米厚度坯料保温1～1.5分钟，将板料涂润滑剂后放入模具中，控制拉延比在1.5～3范围内，拉延速度为50～80mm/min；所述模具预热温度200～260℃为佳；采用的润滑剂可以为动物油或MnS2；所述专用冲压装置具有上模板、凸模、凸模压板、凹模、下模板，其中上模板与带有凸模压板的凸模安装在一起，凹模设在下模板上方；其特征在于还包括可加热压边圈、加热板，所述可加热压边圈套装于凸模压板底部外侧，与凸模固连；所述加热板安装在凹模和下模板之间；所述可加热压边圈、加热板均为圆环形结构，在圆环上、径向分布有容置孔，与电源电连接的加热棒插装于容置孔内；容置孔数量为至少6个。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果1)强度和刚度性能优良。由于采用本发明板材拉延成形金属流线分布合理，晶粒细小，使加工零件的强度和刚度得到明显提高，与压铸件相比，其强度提高43％，刚度提高25％。
2)产品塑性好。镁合金材料在本发明合理工艺参数条件下(如材料变形温度、模具预热温度、润滑剂种类等)，由于热变形提高了材料的塑性，使材料极限拉延比达到2.5，延伸率提高50％。
3)结构简单、操作方便，保温效果好。本发明模具预热及保温用专用装置结构简单，采用凹模与压边圈双面同时预热，坯料保温效果好；亦可采用对坯料单面加热(上表面或下表面)操作，方便易行。
4)采用本发明镁合金板材热冲压方法，可以成功地加工出合格的圆筒形件，产品满足要求；本发明不仅适用于镁合金板材，也适合于其它塑性较差的材料冲压成形。
图1为本发明具体实施时所采用的镁合金板材冲压装置结构剖示图。
图2为图1中压边圈结构示意图。
图3为图1中加热板结构示意图。
图2-1为图2的B-B剖视图。
图3-1为图3的c-c剖视图。
图3-2为图3的q-q剖视图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1～3采用板材冲压技术对镁合金(MB2)板料，成型镁合金壳形件，具体操作如下1)安装模具，并进行对中等调试；2)检查加热系统，将模具预热至200～260℃，保温时间分别为每毫米厚度坯料保温1分钟、1.5分钟、1分钟；3)将镁合金板料加热至200～350℃，保温时间分别为每毫米厚度坯料保温1.5分钟、1.5分钟、1分钟；4)采用润滑剂后将镁合金板料放入模具中；在模具和镁合金样品上分别涂抹润滑剂，润滑剂可以为动物油如猪油，或MnS2；5)启动冲压冲压装置，冲头开始下移，冲压成形开始，控制拉延比在1.5～3范围内，拉延速度为50～80mm/min；直至坯料全部进入凹模。
镁合金板材热冲压工艺参数见表1。
表1 镁合金(MB2)板材热冲压工艺参数
如图1～3、2-1、3-1、3-2所示，所述专用冲压装置具有上模板1、凸模2、凸模压板3、凹模5、下模板7，其中上模板1与带有凸模压板3的凸模2安装在一起，凹模5设在下模板7上方；还包括可加热压边圈4、加热板6，所述可加热压边圈4套装于凸模压板3底部外侧，与凸模2固连；所述加热板6安装在凹模5和下模板7之间；所述可加热压边圈4、加热板6均为圆环形结构，在圆环上径向分别设有12个容置孔，与电源电连接的加热棒插装于所述容置孔内；本实施例在拉延加热板6上安装12个电加热棒加热凹模5，在压边圈4上也采用12个电加热棒加热压边圈4；该专用冲压装置的特征是在拉延过程中，可以对模具进行加热或保温，通过在拉延加热板6上安装多个加热棒加热凹模5，在压边圈4上采用加热棒加热压边圈4，从而在板材拉延过程中通过双面加热方式可以使坯料温度保持在所需范围内，有利于成形的顺利进行。
本发明原理是镁合金常温下的塑性很差，容易脆裂，难以进行塑性成形加工；镁合金在200℃以上成形时，塑性提高明显。镁合金在热态下具有较高塑性，甚至在不利的应力—应变状态下也可以变形，但变形速度不能太大；本发明通过合理选择变形温度、模具预热温度、变形速度以及采用合理润滑剂等措施提高了镁合金板材的塑性加工性能，使冲压成形能够顺利完成，提高了同类产品性能和质量，满足了需求，在镁合金板材成形研究领域取得了突破性进展。
其结果是
与压铸件相比，本发明板材拉延成形后强度提高43％，刚度提高25％；由于热变形提高了材料的塑性，使材料极限拉延比达到2.5，延伸率提高50％。
本实施例采用凹模5与压边圈4同时预热，坯料保温效果好；亦可根据需要采取对坯料单面加热(上表面或下表面)操作。另外，一般模具最高加温温度可达350℃，如果模具材料条件允许，采用本发明最高加温温度可达500℃。
权利要求
1.一种镁合金板材加工方法，其特征在于采用板材冲压技术成型镁合金壳形件，先将模具预热至200～500℃，再将镁合金板料加热至200～350℃，将板料涂润滑剂后放入模具中，控制拉延比在1.5～3范围内，拉延速度为50～80mm/min。
2.按照权利要求1所述镁合金板材加工方法，其特征在于模具预热后保温时间为每毫米厚度坯料保温1～1.5分钟。
3.按照权利要求1所述镁合金板材加工方法，其特征在于镁合金板料加热后保温时间为每毫米厚度坯料保温1～1.5分钟。
4.按照权利要求1所述镁合金板材加工方法，其特征在于所述模具预热温度为200～260℃。
5.按照权利要求1所述镁合金板材加工方法，其特征在于所述润滑剂可以为动物油或MnS2。
6.一种按照权利要求1所述镁合金板材加工方法的专用冲压装置，具有上模板(1)、凸模(2)、凸模压板(3)、凹模(5)、下模板(7)，其中上模板(1)与带有凸模压板(3)的凸模(2)安装在一起，凹模(5)设在下模板(7)上方；其特征在于还包括可加热压边圈(4)、加热板(6)，所述可加热压边圈(4)套装于凸模压板(3)底部外侧，与凸模(2)固连；所述加热板(6)安装在凹模(5)和下模板(7)之间。
7.按照权利要求6所述镁合金板材加工方法的专用热冲压装置，其特征在于所述可加热压边圈(4)、加热板(6)均为圆环形结构在圆环上径向分布有容置孔，与电源电连接的加热棒插装于容置孔内。
8.按照权利要求7所述镁合金板材加工方法的专用热冲压装置，其特征在于所述容置孔数量为至少6个。
全文摘要
本发明涉及镁合金制备技术，具体地说是一种镁合金板材加工方法及专用热冲压装置。它采用板材冲压技术成型镁合金壳形件，将模具预热至200～500℃，镁合金板料加热至200～350℃，将板料涂润滑剂后放入模具中，控制拉延比在1.5～3范围内，拉延速度为50～80mm/min。本发明通过对坯料形状以及润滑方式的改进，很好的改善了材料的可加工性，提高了产品质量、提高了生产效率、降低了成本。
文档编号B21D51/00GK1507968SQ0214494
公开日2004年6月30日 申请日期2002年12月18日 优先权日2002年12月18日
发明者张士宏, 王忠堂, 许沂, 张坤, 周文龙, 王本贤 申请人:中国科学院金属研究所