专利名称：镁合金整体圆筒挤冲技术的制作方法
技术领域：
本发明属于镁合金的变形加工技术，尤其属于镁合金整体圆筒的挤冲成型技术。
背景技术：
镁的标准电极电势比较负、电化学当量较小，是高比能量电池阳极材料。用镁合金作为阳极制成的镁干电池的主要优点是放电电压平稳、平均工作电压也比锌锰干电池高、比能量比锌锰干电池大、耐储存性能好(尤其是耐高温储存性能)、在低温也具有较好的工作能力，镁干电池不使用汞缓蚀剂，这种干电池的镁资源非常丰富，所以是绿色环保干电池品种。生产成本与普通锌锰电池相当，生产和使用与锌锰电池兼容，所以是理想的普通锌锰干电池的更新换代产品。镁干电池虽具有良好的放电特性及优异的高温下储存性能，但是镁筒整体成型困难，造成镁干电池没有得到商业推广。最近已在圆柱形镁干电池的研究方面取得了进展(见专利申请号02138096.1)。
镁是最轻的结构金属材料之一，其比强度、比刚度仅次于钛合金及合金结构钢，其它如抗冲击、可回收性能、均优于铝合金。镁资源丰富，制取容易，冶炼、熔铸耗能低，镁已成为仅次于钢铁、铝合金的第三大金属结构材料。尤其是在结构、器具和设备轻量化的制造领域中镁合金起着特别重要的作用。现代战争过程要消耗大量的物资，其中包括单兵使用的轻武器子弹。但随着单兵武器装备的复杂化和多样化，例如数字化装备的大量使用，在单兵负荷不超过规定重量的前提下，如果仍然使用比重很大的铜质壳子弹，则势必要大大减少弹药的携带数量，从而减低士兵的战斗力。因此单兵武器轻量化，包括使用更轻的子弹，例如采用比重只有铜的五分之一的镁合金制造轻量化子弹壳是十分有意义的。
镁干电池的阳极圆筒、单兵轻武器子弹壳体在加工过程中的中间产品，两类产品有相似的形状，即都是开口有底的圆筒，此种开口有底圆筒最好的制造方法是用圆饼坯料挤冲成型。但是镁合金变形加工性能不好，镁干电池的发展历史也说明，圆柱形镁干电池的发展主要受制于镁合金阳极整体圆筒难于制造，用镁合金制造子弹壳也遇到镁干电池的阳极壳体相同的问题。
现有的专利文献及技术资料缺乏干电池镁合金整体圆筒和镁合金子弹壳壳体挤冲技术的信息。
发明内容
镁合金属密排六方晶体结构，在室温只有一个滑移面，镁合金塑性差，变形抗力大，冷作硬化的敏感性大，矫顽力很高，并且对应变速度很敏感，变形温度范围窄，粘性大，流动性差，体积热容小，此外镁高温易氧化燃烧等。因此镁合金不论用什么方式变形加工，对生产条件要求严格，例如模具的温度最好要维持在180-300℃的范围，把镁合金坯料升温到200℃以上，一般是280-420℃。采用一般的生产技术工序繁杂、生产困难、生产成本高。
镁合金的变形加工需要通过赋予一定的条件来实现，包括细小的晶粒、适当的温度、小的应变速率等，镁合金的塑性与其化学成分密切相关，也和合金的组织状态有关，适当的合金和适当的组织可实现经济的和大批量的变形加工。
镁合金的流动性差，需要根据材料在模具中流动状态设计模具，例如等通道角挤压，即在高温条件下，镁合金在冲头的推动下经过直径相同的弯曲通道(型腔)中被顶出，在此过程中，镁合金材料内部各处受到的都是纯切应力，镁合金的组织得到明显的细化。模具型腔表面光洁度要高，以利于金属的流动，光洁的模具型腔表面能防止制品表面粗糙、划伤，此外需要采用润滑剂配合。
镁合金导热性能好，加热的镁合金遇到冷模具会产生激冷而造成裂纹；镁合金易产生切边裂纹，镁合金的加热温度和保温时间不仅影响挤冲工艺性能，也影响挤冲后的产品的组织和性能，加热温度过高和保温时间过长，再结晶愈充分，引起组织粗大，从而使镁合金的机械性能降低，最长的保温时间取决于合金种类和加热温度。
因此必须采用最佳的工艺和参数才能使用挤冲技术加工开口有底的整体圆筒。本发明通过选取适当的镁合金、优化的坯料预处理、润滑剂、模具设计，实现镁合金整体圆筒的一次挤冲成型。
为了简化生产条件，在常温下实施一次挤冲成型生产过程，是十分有意义的。
具体实施例实施例一镁合金圆饼坯料软化热处理和滚光、润滑预处理。软化热处理是将圆饼坯料缓慢加热到385-420℃并保温1-3小时(镁合金圆饼坯料越厚，需要的保温时间越长)，然后取出自然冷却。将软化热处理后的圆饼装入滚筒进行磨光处理，使圆饼尖角和表面通过滚动而磨光。待圆饼磨光并清除磨屑后，装入滚筒内并加入润滑剂滚动，使圆饼表面均匀地涂上一层润滑剂，然后取出即可放进挤冲模具内在室温下进行一次冷挤冲成镁合金整体圆筒。
用于镁干电池阳极合金的选镁-铝-锌系镁合金，成分为Al2％，Zn1％，Mn0.45％，余为镁。制造子弹壳镁合金选镁-铝-锌系合金或镁-锌系合金，可根据不同的产品选择不同牌号，以保证产品必要的强度和刚度。
挤冲模具设计针对镁合金的流动性差，为有利于镁合金的流动，金属的流道角尽可能有较大的圆角，即在高温条件下，镁合金在压头的推动下经过平滑的弯曲通道(型腔)运动，在此过程中，使镁合金材料内部各处受到的尽可能是纯切应力。模具型腔表面的光洁度要高，一般为12级以上。
润滑剂可采用油类或皂类，如汽缸油、空压机油、机油、硬脂酸锌、硬脂酸镁等，用量以保证镁合金圆饼坯料均匀涂敷一层润滑剂。
本实施例未述部分与现有技术相同。
实施例二镁合金圆饼坯料直接进行滚光处理后，再均匀地涂上一层润滑剂，把镁合金圆饼坯料加热到200-420℃，挤冲模具的温度保持在180-300℃的范围，对镁合金圆饼进行一次温挤冲成镁合金整体圆筒。
本实施例未述部分与实施例一相同。
本发明进行了开口有底镁合金整体圆筒的一次挤冲成型实验和生产，各项性能良好。实验结果表明，本发明具有制造方法简单、生产率高、生产成本低，综合指标优良，开口有底镁合金整体圆筒阳极用于各种型号的镁干电池，电池性能优异；用于挤冲轻武器子弹壳中间品性能优良。
权利要求
1.镁合金整体圆筒挤冲技术，其特征在于产品的材料是镁合金，产品的形状是开口有底的整体圆筒，圆筒是用镁合金圆饼一次挤冲成型。
2.根据权利要求1所述的镁合金整体圆筒挤冲技术，镁合金圆饼坯料在挤冲前要先进行磨光处理。
3.根据权利要求1和2所述的镁合金整体圆筒挤冲技术，其特征在于经磨光处理的镁合金圆饼在挤冲前要均匀涂上一层润滑剂。
4.根据权利要求1、2、3所述的镁合金整体圆筒挤冲技术，其特征在于挤冲过程是模具温度在180-300℃的范围内进行温挤冲一次成型。
5.根据权利要求4所述的镁合金整体圆筒挤冲技术，其特征在于镁合金圆饼坯料在挤冲时应预热并保持在200-420℃。
6.根据权利要求1、2、3所述的镁合金整体圆筒挤冲技术，其特征在于镁合金圆饼坯料事先进行软化热预处理，然后挤冲模具和软化处理后的镁合金圆饼坯料以及整个挤冲操作过程均在室温情况下进行挤冲一次成型，亦称冷挤冲。
全文摘要
本发明涉及一种镁合金整体圆筒挤冲技术，主要用于各种圆筒形镁干电池壳体、轻武器子弹壳体圆筒中间品的生产。本发明主要采用镁合金圆饼坯料通过温挤冲或冷挤冲一次成型。温挤冲的特征在于模具和镁合金坯料在全部挤冲操作过程中需要在加热和保温温度下进行，冷挤冲的特征在于镁合金坯料应事前进行软化热处理，然后挤冲模具和镁合金坯料在整个挤冲操作过程均在室温状况下进行。温挤冲和冷挤冲的镁合金圆饼坯料在挤冲前都要进行表面滚光和在表面涂敷润滑剂。
文档编号B21D51/10GK1548254SQ0313617
公开日2004年11月24日 申请日期2003年5月17日 优先权日2003年5月17日
发明者李华伦, 黄育宏 申请人:李华伦, 黄育宏