专利名称：生产变径镁合金管材的方法
技术领域：
本发明涉及镁合金塑性变形加工领域，具体来说涉及一种生产变径镁合金管 材的方法，该变径管材特别适用于自行车的前叉和车架。
背景技术：
自行车由于是人力驱动的工具，因而质量的减轻带来的效果非常显著，更轻 的自行车能获得更好的加速性能、爬坡性能、转弯性能，并且更容易操纵，因而 在选择自行车零件的材料方面，世界各国自行车制造厂都从高性能、轻量化着手。 朝着重量最轻、力学性能好、外形美观、价格便宜等方向发展。当前生产自行车 的主要材质有钢材、铝合金、碳纤维、钛合金，镁合金等。钢制自行车重量重， 铝合金、钛合金虽然较钢轻，但仍不十分理想，碳纤维重量轻，但是价格昂贵， 从发展趋势上看镁合金是制造自行车比较理想的材料。
镁合金是当代工业工程上使用最广泛的质量最轻、比强度和比刚度高的合 金。镁合金目前的价格，按重量计已低于铝合金，而其比重是铝合金的三分之二。 故按体积计算其价格已大大低于铝合金，且镁合金制品的银色高贵典雅，质感细 腻，美观大方具有高级感。但由于镁合金塑性变形性能相对较差，不利于机械成 型，因此，用镁合金生产自行车零件存在很大的困难。
自行车前叉、车架是自行车的重要零部件，主要由管材焊接而成。自行车前 叉及车架管材中，由于力学性能、焊接和美观的需要，往往需要一端大一端小的 管材或沿轴线方向不同回转直径的管材，尤其是对于那些高档和一些特殊功能的 自行车更是如此。这就需要对等直径的挤压管材进行变径。变径对于钢和铝合金 管材来说可以实现。但是镁合金塑性较差，所以镁合金的管材是难以实现变径的，
即使在加热状态下，在变径设备上，縮量超过10。/。就会开裂。现有技术中已有的
镁合金管材的加工方法，都是采用先预热，将镁合金管材加热到塑性变形温度之 后，再进行成形操作，这样不仅生产效率不高，成本较高，而且由于加热和成形 处理分开，容易产生开裂等一系列问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生产变径镁合金管材的方法，舍弃对镁合金进行 变径操作之前的热处理，减少了生产环节，提高生产效率，降低生产成本。
本发明的另一目的在于提供一种生产变径镁合金管材的方法，在对镁合金进 行变径操作的同时进行热处理，使得镁合金既符合塑性变形的条件，又能同时进 行塑性变形，防止了镁合金加工时对材料的破坏，大大提高产品合格率，减少废 品率，提高生产效率，降低生产成本。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种生产变径镁合金管 材的方法，其包括以下步骤
-提供旋转加工设备，该旋转加工设备具有旋转组件和加工工具； -提供镁合金等直径管材，将其固定在旋转组件中；
-旋转组件带动等直径管材旋转，操纵所述加工工具对所述等直径管材进行 挤压操作，借助加工工具与等直径管材之间的摩擦产生的热使镁合金升温到其塑 性温度，再通过加工工具对等直径管材的挤压作用而将等直径管材加工成变径镁 合金管材。
本发明进一步优选的是，所述镁合金中镁的含量小于10.5%,较佳的为8%。 还可以在镁合金材料中添加铝，其中所述铝的含量为3%至6%。
本发明进一步优选的是，所述加工工具为圆头车刀，其中所述圆头的半径为 2mm至10mm,或者所述加工工具的刀头的横截面边缘是抛物线形，所述加工工 具也可以为平头车刀。
本发明进一步优选的是，进一步设置有监测加工过程中镁合金管材温度的温 度传感器。
本发明进一步优选的是，进一步设置有冷却系统，其调节加工过程中镁合金 管材温度，与控制旋转组件带动镁合金管材旋转的转速相配合，在温度传感器的 监测下，可以较为精确的将温度控制在非常适合于镁合金材料进行塑性变形的温 度范围内。
借助上述技术方案，本发明具有以下的优点
-本发明使用设备简单，在变径设备或普通车床上就可以完成所有的操作。 变径设备或普通车床上即可以夹持管材，又可以调速。-不需要加热，利用刀杆与管材的摩擦热，可以满足镁合金塑性变形的要求。 -可以获得任何锥度或根据需要的回转表面的异形管。由于刀杆在二维空间 可以做任意的运动，所以管材的锥度和形状是不受限制的。
具体实施例方式
本发明提供一种生产变径镁合金管材的方法，是将等直径管材直接加工成变 径管材的方法，该方法主要用于镁合金材料的管材，比如如今在自行车上使用的 镁合金管材，同时，该方法同样适用于其它材料的管材，比如铝合金管材、钛合 金管材等等。
本发明提供的方法所用到的设备包括旋转加工设备，该设备具有旋转组件， 能够带动镁合金管材旋转，同时具有加工工具，对旋转中的镁合金管材进行加工 处理。本发明中所述设备可以优选的采用车床，此时，所述旋转组件包括车床的 卡盘和尾架，而加工工具则是车刀。以下以车床为例，说明本发明的优选实施例， 但本发明的旋转加工设备并不限于车床，还可以是任何能够旋转工件并对旋转中 的工件进行挤压操作的设备。
为说明清楚起见，在本实施例中，仍然以旋转组件和加工工具来代替所谓的 "卡盘、尾架"和"车刀"进行说明。
等直径的镁合金管材是很容易获取的。选取等直径的镁合金管材，将其固定 在旋转组件中，也就是夹紧在卡盘和尾架之间，这样，当车床运转时会带动镁合 金管材一起旋转。所述车床的刀具进给系统操作加工工具(也就是车刀)在镁合 金管材旋转的时候对其进行加工处理。 一般车床的车刀都是为了对工件进行切削， 而本发明中是对工件进行挤压处理，因此不能采用常用的车刀。在本发明中需要 采用对镁合金管材进行挤压操作的加工工具。为此，可以采用平头的刀具来代替 车床上通常的车刀，该平头车刀没有刃部，不能对工件产生切削作用。具体操作 时，将该加工工具抵压在镁合金管材表面上，当旋转组件带动镁合金管材旋转的 时候，操纵所述加工工具对所述等直径镁合金管材进行挤压操作。
进给运动，也就是可以进行比如X轴和Y轴运动，由此对工件进行轴向和径向的 加工。进行上述挤压操作时，同样也是使得加工工具进行二维进给运动，此时加 工工具相对于4美合金管材进行轴向和径向运动。在加工过程中，加工工具可以与
5所述镁合金管材的轴线垂直，比如平头车刀的车刀杆与所述镁合金管材的轴线垂 直，这是较为常用的方式。此外，在将等直径镁合金管材加工成变径管材的时候， 单纯加工工具与镁合金管材垂直的加工方式并不能完全满足变径加工的需要，此
时，可以采用加工工具与所述镁合金管材的轴线垂直成一定角度的加工方式，比 如，变径程度较小时，可以采用加工工具与所述镁合金管材的轴线垂直的加工方 式，而当变径程度较大的时候，则可以采用加工工具与所述镁合金管材的轴线成
45°角的加工方式。
本发明中采用的等直径镁合金管材优选的为挤压型镁合金，其中镁的含量小 于10.5%,更有利的是镁的含量为8%,这样的镁合金适合于进行塑性处理，在 其塑性变形范围内，可以采用挤压的方式使其发生塑性变形，进而获得所需的形 状。此外，为了进一步增强镁合金管材的性能，使其符合自行车前叉、车架等部 件的要求，可以在镁合金管材中加入铝，使其成为镁铝合金，其中铝的含量在3% 至6%范围内。
上述加工工具出了可以采用平头车刀之外，还可以采用其它类型的加工工 具。比如，可以采用圆头车刀，其对镁合金管材进行挤压的圆头部分可以为比如 球形，半径在2mm至10mm之间。此外，加工工具还可以采用其刀头横截面边 缘为抛物线形或其它曲线形状的车刀。采用这样的加工工具，其用于挤压镁合金 管材的部分是圆滑的，可以进 一 步加强挤压的效果。
所述旋转组件带动等直径镁合金管材旋转，同时操纵所述加工工具对所述等 直径管材进行挤压操作。在镁合金管材旋转的时候，加工工具抵靠着所述管材， 加工工具和管材之间产生相对运动，从而产生摩擦作用，摩擦产生的热会使得镁 合金管材加热升温，控制旋转组件带动镁合金管材旋转的转速，可以将镁合金管 材的温度控制在其塑性变形温度范围内，也就是在23(TC至600。C之间，由此， 借助加工工具与等直径管材之间的摩擦产生的热使镁合金升温到其塑性温度，再 通过加工工具对等直径管材的挤压作用而将等直径管材加工成变径镁合金管材。 这样，可以省略现有技术中对镁合金管材进行预加热的步骤，不仅提高生产效率， 节省成本，也能避免因为加热和挤压分开操作而产生的比如开裂等问题。
在实际生产过程中，可以设置有温度传感器来监测镁合金管材的温度变化， 通过调节旋转组件带动镁合金管材旋转的转速，而方便的控制镁合金管材的加工 温度。为了更加精确的将镁合金管材加工时的温度控制在有利的塑性变形温度范
6围内，比如280。C至35CTC之间，更加有利的是控制在300。C左右，可以另外设 置冷却装置，该冷却装置可以喷射冷却液或冷却气流，对镁合金管材进行冷却。 由此，通过控制镁合金管材的旋转速度并配合冷却系统对镁合金管材温度的调节 作用，在温度传感器的监测下，可以较为精确的将温度控制在非常适合于镁合金 材料进行塑性变形的温度范围内。
应当理解，以上结合实施例的说明对本发明而言只是说明性而非限制性的， 在不脱离本发明的精神和范围内，可对本发明做出许多变更和修改，其都将落在 由权利要求所限定的本发明的范围内。
权利要求
1、一种生产变径镁合金管材的方法，其特征在于，包括以下步骤-提供旋转加工设备，该旋转加工设备具有旋转组件和加工工具；-提供镁合金等直径管材，将其固定在旋转组件中；-旋转组件带动等直径管材旋转，操纵所述加工工具对所述等直径管材进行挤压操作，借助加工工具与等直径管材之间的摩擦产生的热使镁合金升温到其塑性温度，再通过加工工具对等直径管材的挤压作用而将等直径管材加工成变径镁合金管材。
2、 根据权利要求1所述的生产变径镁合金管材的方法，其特征在于所述 镁合金中镁的含量小于10.5%。
3、 根据权利要求2所述的生产变径镁合金管材的方法，其特征在于所述 镁合金中镁的含量为8%。
4、 根据权利要求1所述的生产变径镁合金管材的方法，其特征在于所述 镁合金中铝的含量为3%至6%。
5、 根据权利要求1所述的生产变径镁合金管材的方法，其特征在于所述 加工工具为圓头车刀，所述圆头的半径为2mm至10mm。
6、 根据权利要求1所述的生产变径镁合金管材的方法，其特征在于所述 加工工具的刀头的横截面边缘是抛物线形。
7、 根据权利要求1所述的生产变径镁合金管材的方法，其特征在于所述 加工工具为平头车刀。
8、 根据权利要求1所述的生产变径镁合金管材的方法，其特征在于进一 步设置有监测加工过程中镁合金管材温度的温度传感器。
9、 根据权利要求1所述的生产变径镁合金管材的方法，其特征在于进一 步设置有冷却系统，其调节加工过程中镁合金管材温度，与控制旋转组件带动镁 合金管材旋转的转速相配合。
全文摘要
本发明提供一种生产变径镁合金管材的方法，其包括以下步骤提供旋转加工设备，该旋转加工设备具有旋转组件和加工工具；提供镁合金等直径管材，将其固定在旋转组件中；旋转组件带动等直径管材旋转，操纵所述加工工具对所述等直径管材进行挤压操作，借助加工工具与等直径管材之间的摩擦产生的热使镁合金升温到其塑性温度，再通过加工工具对等直径管材的挤压作用而将等直径管材加工成变径镁合金管材。
文档编号B21C29/00GK101513649SQ20081000796
公开日2009年8月26日 申请日期2008年2月21日 优先权日2008年2月21日
发明者于克儒, 孙大仁, 董维超 申请人:于克儒