本实用新型涉及锌合金无缝管的加工技术领域，特别是一种稀土增强镁锌合金无缝管材控温挤压模具。
背景技术：
镁合金具有密度低、热传导率高、阻尼效果佳、易切削等优点，被看作是本世纪最具开发应用前景的工程材料，已经在航空、航天、汽车、医疗器械等诸多领域获得应用。但是，镁及镁合金的密排六方晶体结构，使得其在变形过程中，滑移系开动较少，影响了其塑性变形能力。因此，镁合金作为零部件材料，要么通过压铸，一次成型；要么通过锻造、挤压、轧制等加工工艺，提高其塑性及强度。近些年，随着材料加工技术及设备的提高，镁合金的塑性加工获得了越来越多的关注。
近些年，由于可降解及可吸收医用材料研究的兴起，镁合金以其在体液中的有效降解、跟人骨接近的弹性模量、主体成分为人体重要的组成元素等优势，被看作是新一代可降解医疗器械的最佳候选材料之一。特别是对于血管介入治疗，镁合金可降解吸收的特点可以使由其制备的血管支架在完成病灶血管的修复后，自行降解消失，进而消除了支架长留体内所带来的排异、远期血栓及二次再狭窄所带来的风险。尽管镁合金作为血管介入医疗器械材料具有先天的优势，但是其低的塑性变形能力导致加工血管支架用镁合金管材的加工非常困难。常见的管材加工工艺主要包括轧制和拉拔，由于常规血管支架用管材的直径都在3mm以下，所以轧制和拉拔是镁合金精密管材加工中必不可缺的环节。对于精密管材的加工而言，管坯的质量对管材的最终质量及性能都会产生重要的影响。目前，针对镁合金管坯的加工主要有机械切屑加工和挤压加工两种，相对而言，挤压加工具有更高的效率和材料利用率，而且管材的长度可以更加符合轧制和拉拔的要求，但是这也对管材的挤压工艺及其模具提出更高的要求。由于支架用管材对性能和质量的要求很高，一般都采用正向挤压的工艺加工血管支架用镁合金管材，以保证所获得的管材无微缝隙、无微裂纹。在正向挤压过程中，主要通过挤压针和管材外形模来控制管材壁厚及外形，而挤压针和管材外形模之间通过挤压筒来限位，在挤压过程中如果坯料的塑性变形能力没有达到最佳，很容易导致挤出管材周向厚度的不均匀性，特别是在挤压外径较小和壁厚较薄的管材。其中，模具的精度和镁合金坯料温度控制精度都会对镁合金管坯的塑性变形行为产生影响。然而，目前针对医用镁合金的管坯挤压的研究相对较少，特别是管坯的控制精度及模具更换的便捷性等方面。这就导致镁合金管坯的壁厚均匀度和管型的圆整度较差，进而影响管材后期的拉拔、轧制等加工，进而影响医用镁合金精密管材的整体性能和成品率。
所以，提供一种具有更加便捷可控、精度稳定的镁合金无缝管坯加工技术及其控温挤压模具对改善医用镁合金精密管材性能是非常有意义的。
总之，现有技术存在生产工艺复杂、产品加工质量不佳、产品的优良率低、生产设备结构复杂、实施成本高等技术缺陷，所述种种缺陷严重限制了本领域进一步向前发展和推广应用。
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种新的技术方案以解决现存的技术缺陷。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种稀土增强镁锌合金无缝管材控温挤压模具，解决了现有技术加工镁锌合金无缝管材生产过程中存在的管材精度差、管材质量差等技术缺陷。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种稀土增强镁锌合金无缝管材热挤压工艺，工艺步骤包括：
步骤一：铸锭均匀化处理：将稀土增强镁锌合金铸锭置于热处理炉中加热并保温一定时间，处理温度为400-520℃，保温时间是4-10小时；
步骤二：初步挤压加工：首先，将经过均匀化处理的稀土增强镁锌合金铸锭通过机械加工方式去除表皮；其次，将去除表皮后的稀土增强镁锌合金铸锭进行挤压加工，所述挤压加工的挤压比为4-8，挤压加工的工作温度为350-450℃；最后，在380-450℃的温度范围内对挤压加工后的稀土增强镁锌合金铸锭进行去应力热处理并获得晶粒细小的初步挤压坯料；
步骤三：润滑处理：将经过初步挤压及去应力热处理的初步挤压坯料进行去除表皮处理及加工内孔处理，制备具有同心圆孔的柱状坯料，并进一步在柱状坯料表面均匀涂覆高温润滑剂；
步骤四：控温挤压成型：将经过步骤三处理的柱状坯料加热至400-470℃，同时利用加热装置将核心挤压模具加热至与柱状坯料相同温度，然后将预热的柱状坯料放入核心挤压模具，核心挤压模具合模后通过温控设备将柱状坯料和核心挤压模具的温度控制在预设温度范围，这个过程中，核心挤压模具将柱状坯料挤压成为稀土增强镁锌合金无缝管材；
步骤五：管材热处理：在高纯氩气保护下对挤压成型的稀土增强镁锌合金无缝管材进行热处理，以满足后期加工的性能需求。
作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤四中控温挤压成型的温度为420-450℃，挤压速率为1-15mm/s，挤压比为8-30。
作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤五中稀土增强镁锌合金无缝管材热处理工艺参数为：热处理温度为380-500℃，热处理时间为0.2-2小时，热处理后采用的冷却方式为气淬。
作为上述技术方案的进一步改进，所述的高温润滑剂为石墨粉和高温矿物油按质量百分比1:2-4配比的混合物。
本实用新型还提供了一种稀土增强镁锌合金无缝管材控温挤压模具，包括上模座、下模座及位于上模座与下模座之间并由内向外依次设置的内挤压筒、外挤压筒、保温层及外包模，所述外挤压筒内侧设置有加热丝，所述内挤压筒为一具有中空通道的筒体，内挤压筒的中空通道中安装有管材外型模，所述管材外型模具有挤压口，所述内挤压筒的中空通道中安装有挤压杆，所述挤压杆下端部固定安装有挤压针，所述挤压针可穿过所述挤压口并配合挤压口实现挤压功能，所述内挤压筒、外挤压筒、保温层及外包模上开设有贯通的测温孔，所述测温孔中安装有热电偶。
作为上述技术方案的改进，所述上模座及下模座分别开设有上模座挤压通孔及下模座挤压通孔，所述上模座挤压通孔的尺寸匹配所述内挤压筒的中空通道的尺寸，所述挤压针及挤压成型的管材穿过所述挤压口后可从下模座挤压通孔中穿出，所述外挤压筒内侧壁设置有螺旋延伸的加热丝安装槽，所述加热丝安装在所述加热丝安装槽中。
作为上述技术方案的进一步改进，下模座上部设置有一定位锥台，所述外挤压筒下端部设置有配合所述定位锥台的定位锥位，所述外挤压通过定位锥台与定位锥位的配合结构实现相互定位。
作为上述技术方案的进一步改进，所述挤压杆下端部设置有挤压针安装槽，所述挤压针的上端部安装在所述挤压针安装槽中，挤压杆上设置有用于固定挤压针的固定销，所述上模座及下模座均通过固定螺栓与外包模固定连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述外挤压筒的内表面及内挤压筒的外表面均具有5°的锥角，所述外挤压筒与内挤压筒通过过渡配合组装成为一个整体。
作为上述技术方案的进一步改进，所述管材外型模具有挤入锥位及挤出锥位，所述挤入锥位的锥角小于90°，所述挤出锥位的锥角大于100°。
本实用新型的有益效果是：本实用新型提供了一种稀土增强镁锌合金无缝管材控温挤压模具，所述控温挤压挤压模具具有挤压变形力小、装卸更为便捷、管坯尺度更为精密、产品的加工质量好、优良率高等优点，有助于本领域进一步推广应用。
总之，该种稀土增强镁锌合金无缝管材控温挤压模具解决了现有技术加工镁锌合金无缝管材生产过程中存在的管材精度差、管材质量差等技术缺陷。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型中稀土增强镁锌合金无缝管材控温挤压模具的装配示意图；
图2是本实用新型中管材外型模的结构示意图；
图3是本实用新型实施例中制备的稀土增强镁锌合金无缝管材横截面微观组织。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本实用新型创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合，参照图1、图2、图3。
一种稀土增强镁锌合金无缝管材热挤压工艺，工艺步骤包括：
步骤一：铸锭均匀化处理：将稀土增强镁锌合金铸锭置于热处理炉中加热并保温一定时间，处理温度为400-520℃，保温时间是4-10小时；
步骤二：初步挤压加工：首先，将经过均匀化处理的稀土增强镁锌合金铸锭通过机械加工方式去除表皮；其次，将去除表皮后的稀土增强镁锌合金铸锭进行挤压加工，所述挤压加工的挤压比为4-8，挤压加工的工作温度为350-450℃；最后，在380-450℃的温度范围内对挤压加工后的稀土增强镁锌合金铸锭进行去应力热处理并获得晶粒细小的初步挤压坯料；
步骤三：润滑处理：将经过初步挤压及去应力热处理的初步挤压坯料进行去除表皮处理及加工内孔处理，制备具有同心圆孔的柱状坯料，并进一步在柱状坯料表面均匀涂覆高温润滑剂；
步骤四：控温挤压成型：将经过步骤三处理的柱状坯料加热至400-470℃，同时利用加热装置将核心挤压模具加热至与柱状坯料相同温度，然后将预热的柱状坯料放入核心挤压模具，核心挤压模具合模后通过温控设备将柱状坯料和核心挤压模具的温度控制在预设温度范围，这个过程中，核心挤压模具将柱状坯料挤压成为稀土增强镁锌合金无缝管材；
步骤五：管材热处理：在高纯氩气保护下对挤压成型的稀土增强镁锌合金无缝管材进行热处理，以满足后期加工的性能需求。
优选地，所述步骤四中控温挤压成型的温度为420-450℃，挤压速率为1-15mm/s，挤压比为8-30。
优选地，所述步骤五中稀土增强镁锌合金无缝管材热处理工艺参数为：热处理温度为380-500℃，热处理时间为0.2-2小时，热处理后采用的冷却方式为气淬。
优选地，所述的高温润滑剂为石墨粉和高温矿物油按质量百分比1:2-4配比的混合物。
本实用新型还提供一种稀土增强镁锌合金无缝管材控温挤压模具，包括上模座1、下模座6及位于上模座1与下模座6之间并由内向外依次设置的内挤压筒10、外挤压筒5、保温层4及外包模3，所述外挤压筒5内侧设置有加热丝11，所述内挤压筒10为一具有中空通道的筒体，内挤压筒10的中空通道中安装有管材外型模8，所述管材外型模8具有挤压口80，所述内挤压筒10的中空通道中安装有挤压杆13，所述挤压杆13下端部固定安装有挤压针7，所述挤压针7可穿过所述挤压口80并配合挤压口80实现挤压功能，所述内挤压筒10、外挤压筒5、保温层4及外包模3上开设有贯通的测温孔，所述测温孔中安装有热电偶9。
优选地，所述上模座1及下模座6分别开设有上模座挤压通孔及下模座挤压通孔，所述上模座挤压通孔的尺寸匹配所述内挤压筒10的中空通道的尺寸，所述挤压针7及挤压成型的管材穿过所述挤压口80后可从下模座挤压通孔中穿出，所述外挤压筒5内侧壁设置有螺旋延伸的加热丝安装槽，所述加热丝11安装在所述加热丝安装槽中。
优选地，下模座6上部设置有一定位锥台61，所述外挤压筒5下端部设置有配合所述定位锥台61的定位锥位51，所述外挤压筒5通过定位锥台61与定位锥位51的配合结构实现相互定位，所述定位锥台61的锥角为110-140°。
优选地，所述挤压杆13下端部设置有挤压针安装槽，所述挤压针7的上端部安装在所述挤压针安装槽中，挤压杆13上设置有用于固定挤压针7的固定销12，所述上模座1及下模座6均通过固定螺栓2与外包模3固定连接。
优选地，所述外挤压筒5的内表面及内挤压筒10的外表面均具有5°的锥角，所述外挤压筒5与内挤压筒10通过过渡配合组装成为一个整体。
优选地，所述管材外型模8具有挤入锥位81及挤出锥位82，所述挤入锥位81的锥角小于90°，所述挤出锥位82的锥角大于100°。
所述挤压杆13与内挤压筒10为间隙配合，所述挤压杆13可在内挤压筒10的中空通道中移动。
本实用新型提供的技术方案能够顺利挤压外径为4.5-12mm，内径为3.5-10mm的稀土增强镁锌合金无缝管材，材料利用率高，挤压力小，成型流畅、管材尺寸精度高，表面质量好，力学性能优异。
在具体实施本实用新型时，所述内挤压筒10和外挤压筒5通过小公差的过渡配合，这样在加热的过程中材料的热膨胀可以将部件之间进一步锁合限位。管材成型系统所设计的挤压杆13、挤压针7、内挤压筒10和管材外型模8皆为圆柱类切削加工成型，可以有效保障同轴度，并提高管材的尺寸精度。所述挤压针7和挤压杆13之间采用圆柱孔道限位，一方面利于一体加工和提高限位精度，另一方面便于根据管材尺寸变化更换挤压针7。管材外型模8内侧和管材坯料接触的挤入锥位81的锥角α小于90°，这样有利于管材坯料的挤出；挤入锥位81和柱面的结合处通过圆弧过渡，可以减少尖角对管材外表面的损伤。管材外型模8和内挤压筒13和通过小公差过渡配合，有利于提高管材精度，也方便更换，管材外型模8下部的挤出锥位82的锥角（β）大于100°，便于管材从管材外型模8下部挤出。
在外挤压筒5外侧添加了保温层4，以减少热量通过外挤压筒5向外散失，影响温控效果，同时避免外包模3过热，影响挤压施工。为了实时获得待挤压管坯的温度，以便调控加热丝，在内挤压筒10、外挤压筒5、保温层4和外包模3的底部设有贯通至内挤压筒壁10的3mm左右的测温孔（管材外型模8上部），测温孔中装有热电偶9，所述热电偶9可与加热丝11一起组成温控系统。
本实用新型提供的控温挤压模具可以在普通的立式液压机上使用，挤压过程中可以在挤压杆上设定限位压头，可以防止挤压杆13和管材外形模发生接触。当挤压筒内坯料即将挤压完毕时，限位压头会同上模座1接触，触发停机，这样可以节约了管材坯料也防止了模具损伤。挤压完毕后，抽出挤压针7，切取完好挤压管材，更换为挤出头，卸下下模座6，继续挤压，使剩余管材坯料和管材外型模8从内挤压筒10下侧退出。
下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。
实施例：本实施例为热挤压外径为7mm、内径为4mm的Mg-2.0Zn-0.6Y-0.4Nd镁合金无缝管材。
本实施例所用控温挤压模具参照图1。内挤压筒10及外挤压筒5通过锥度配合，进行限位和固定，外挤压筒5内有螺旋排布的加热丝11，内外挤压筒10的下侧开有测温孔，测温孔内热电偶9和加热丝11通过外部控温装置构成自动控温系统；内挤压筒10内径30mm，管材外型模8通过过渡配合同内挤压筒10的内壁直接接触，挤压针7直径4mm，挤压针7、管材外型模8和内挤压筒10位于同一轴线上，共同控制管材的内外形及尺寸；外挤压筒5通过下部定位锥台61与下模座6相互限位，内挤压筒10和管材外型模8通过下模座6支撑，外挤压筒5外部设有由玻璃纤维丝或石棉制成的保温层4；挤压杆13上的限位压头可以保证在挤压过程中挤压杆13不会和管材外型模8发生接触；内挤压筒10及外挤压筒5和保温层4经外包模3保护，然后利用固定螺栓2和上模座1和下模座6固定。
采用上述控温挤压模具挤压外径为7mm、内径为4mm的Mg-2.0Zn-0.6Y-0.4Nd镁合金无缝管材工艺步骤如下：
（1）铸锭均匀化处理：将冶炼的Mg-2.0Zn-0.6Y-0.4Nd镁合金浇铸为120mm的铸锭，在热处理炉中进行均匀化处理，加热温度为510℃，保温时间6小时。
（2）初步挤压加工：将均匀化处理的稀土增强镁锌合金铸锭机械加工去除表皮，以挤压比14，在400℃进行挤压加工，并在380℃保温1小时去除加工应力，获得晶粒细小的初步挤压坯料。
（3）润滑处理：将初步挤压及热处理的稀土增强镁锌合金去除表皮，并加工获得外径29mm，内径5mm的同心圆孔的柱状坯料，并在表面均匀涂覆高温润滑剂，润滑剂是石墨粉和高温矿物油按质量百分比1:3配比的混合物。
（4）控温挤压成型：将待挤压坯料加热至430℃，同时利用加热装置将核心挤压模具加热至相同温度，然后将预热的挤压坯料放入核心挤压模具，合模后通温控设备将挤压坯料和核心挤压模具的温度控制在420-430℃，进行挤压成型，挤压速率为2mm/s，挤压比为24。
（5）退模：当挤压杆上的限位压头与上模座接触时，触发停机开关，立即停止加压，抽出挤压针，切取完好挤压管材，更换为挤出头，卸下下模座，继续挤压，使剩余管材坯料和管材外型模从内挤压筒下侧退出。
（6）管材热处理：在高纯氩气保护下对挤压成型的稀土增强镁锌合金无缝管材进行热处理，以满足后期加工的性能需求，热处理温度400℃，热处理时间：0.3小时，热处理后采用气淬的方式冷却。
本实施例挤压过程中，挤压机最大挤压力不超过250KN，挤压预料不足坯料的5%，获得的Mg-2.0Zn-0.6Y-0.4Nd镁合金无缝管材表面光滑，壁厚差小于0.05mm，平均晶粒尺寸约为15μm，抗拉强度220MPa，延伸率21%。经去应力热处理后，晶粒略有粗化，强度有所降低，达到210MPa，塑性有所增加，达到25%。
以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。