专利名称：一种镁合金管的成形方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明属于镁合金管的成形技术领域，主要涉及的是一种镁合金管的成形方法及装置。
背景技术：
目前，常规的管材挤压方法是采用带穿孔装置的卧式挤压机进行挤压，可成形出较长的管材，成形速度也比较高。但该法需要大型挤压设备，所需模具尺寸大结构复杂，成形工序多，存在挤压余料，设备成本和生产成本都比较高。
镁合金作为最轻的金属结构材料之一，在其减重和性能改善中的重要作用正受到人们的日益重视。由于镁合金塑性较差，直接进行塑性加工比较困难，所以，镁合金的常规工艺采用是铸造工艺。由于铸造组织和铸造缺陷，使其力学性能较低，往往不能满足使用要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种镁合金管的成形方法及装置。采用超塑性挤压与焊接复合成形工艺成形，使其具有较好的力学性能和尺寸精度。
本发明实现上述目的的装置包括压头、挤压套、型芯、凹模、垫板及立板，桥式型芯和凹模设置在挤压套内，桥式型芯位于凹模的上方，其芯部下端有一部分伸入凹模内与凹模模孔间形成环形挤压孔。型芯的芯部的横断面几何形状与尺寸决定管材内孔的几何形状与尺寸，凹模模孔的几何形状与尺寸决定管材外形的几何形状与尺寸。
本发明实现上述目的采取的技术方案是将加热到超塑性成形温度的坯料放入具有同样温度的模具中，通过挤压使坯料产生塑性流动，经过分流孔后合流再通过型芯与凹模模孔间形成环形挤压孔而形成管材，坯料间通过超塑性扩散焊接成为无缝管材。
本发明模具的加热是通过在模具外设置加热炉实现加热的。
本发明挤压速度为0.2～5毫米/秒，超塑性挤压温度为200～450℃。
本发明所述的成形方法和装置可以在通用的立式或卧式液压机上使用。具有设备成本较低，结构简单，操作方便的特点。
本发明采用供应状态棒料毛坯，可以是铸态组织或挤压态组织。生产的镁合金管材组织呈连续的流线形结构特征，铸造缺陷得以消除或改善，具有较好的力学性能和尺寸精度。与常规的挤压工艺相比，材料利用率较高。改变型芯的芯部和凹模模孔的几何形状可以成形的管材有①非回转体等壁厚管，如椭圆管、方管、矩形管、棱柱形管等；②非等壁厚管；③管材的外形或内孔带齿，如内、外花键，直齿圆柱齿轮等；④管材的外形和内孔带斜齿，如内、外斜齿圆柱齿轮，大升角多头螺杆、螺母等。
本发明提出的镁合金管材的成形方法，具有以下优点1、尺寸精度高 采用准超塑性成形工艺，制件的形状由模具的形状来保证，尺寸精度较高。
2、材料利用率高 可以实现连续挤压成形，即依次向模具中放入实心棒材，并通过液压机的压力，可连续地成形出较长的管材。不存在挤压余料，其材料利用率较高。
3、制件强度高 坯料在流动变形过程中产生了固体扩散焊接而成为整体管材，不产生接缝；使毛坯的铸造组织缺陷得以消除或改善，并形成流线组织，使制件强度得到提高。
4、模具结构简单 与现有管材成形方法相比，模具结构明显简化。
5、加工成本低 在普通的立式或卧式液压机上均可以使用，模具结构简单，能耗低，使加工成本进一步降低。
附图1为本发明成形装置结构示意图。
附图2为本发明成形装置桥式型芯结构剖视图。
附图3为本发明成形装置桥式型芯结构仰视图。
附图4～7为本发明成形装置型芯芯部截面形状。
附图8～11为本发明成形装置凹模形孔形状。
附图12为本发明成形装置带斜槽凹模结构剖视图。
附图13为本发明成形装置带斜槽凹模结构俯视图。
图中1-压头 2-坯料 3-桥式型芯 4-凹模 5-管材 6-挤压套 7-垫板 8-立板 9-桥部 10-芯部 11-分流孔 12-齿形槽。
具体实施例方式
本发明提供的实施例对本发明进一步详细说明。
实施例1本实施例所用的模具结构如图1所示，桥式型芯3和凹模4置于挤压套6内，桥式型芯的桥部9的上端面具有分流孔，下端具有支撑腿，使芯部10置于在挤压套6的中心，芯部10的下端(如图2、图3所示，其直径与圆管的内径相符)深入到凹模4的孔中一定深度，与凹模内孔一起形成环形挤压孔，凹模内孔的上部具有1～3mm的工作带，用以确定管材的外形(其尺寸与管材的外形相符)，下部尺寸适当放大，以减小摩擦阻力。模具下部设有2块立板8，2块立板中间的空间是为了容纳挤出的管材，在立板的上部可固定切割工具，可按要求将挤出的管材切断。
本实施例的成形工艺过程为将镁合金棒料加热到超塑性温度200～450℃后，放置在加热到具有同样温度的模具挤压套6内。压头1下行(下行速度为0.2～5毫米/秒)，迫使坯料产生塑性流动。坯料从桥式型芯的分流孔向下流动，而后合流，再向下流动通过凹模4与桥式型芯3间的环形挤压孔而形成等截面圆管5。在合流后的塑性流动过程中可实现其料流间的超塑性扩散焊接。压头1回程，再次放入坯料，重复上述过程，可实现管材的连续挤压过程。要求坯料的表面清洁，以实现坯料间的超塑性焊接。在挤压过程中，当管材5达到要求的长度后，用切割工具将其切断即成为一根管材。
实施例2本实施例是在实施例1的基础上，通过改变模具的桥式型芯3的芯部形状(如图4～7)或凹模4的模孔形状(如图8～11)，使两者间的挤压孔形状改变，即可成形不同截面形状的管材。
实施例3本实施例是在实施例1的基础上，通过改变模具的桥式型芯3的芯部形状或凹模4的模孔形状，可成形斜齿状管材。如图12、图13所示，凹模4的形孔具有斜齿形槽，挤压时对料流产生导流作用，使其按螺旋方向流出而形成斜齿状管材5。
权利要求
1.一种镁合金管的成形方法，其特征是将加热到超塑性成形温度的坯料放入具有同样温度的模具中，通过挤压使坯料产生塑性流动，经过由桥式型芯与凹模组成的挤压孔而成为管材。
2.根据权利要求1所述的镁合金管的成形方法，其特征是超塑性挤压温度为200～450℃，挤压速度为0.2～5毫米/秒。
3.根据权利要求1所述的镁合金管的成形方法，其特征是采用连续的等温挤压成形工艺成形，制件为无焊缝的等截面管材。
4.根据权利要求1所述的镁合金管的成形方法，其特征是坯料分段放入模具，挤压时经扩散焊接成为连续的管材。
5.根据权利要求1所述的镁合金管的成形方法，其特征是管材的形状为等壁厚圆管或非回转体等壁厚管或非等壁厚管或外形/内孔带齿的齿型件或外形/内孔带斜齿的齿型件。
6.一种实现权利要求1所述的镁合金管的成形方法的装置，包括压头(1)、桥式型芯(3)、凹模(4)、挤压套(6)、垫板(7)及立板(8)，其特征是在挤压套(6)内设置有桥式型芯(3)和凹模(4)，桥式型芯(3)位于凹模(4)的上方，其芯部(10)的下端伸入凹模(4)内与凹模模孔一起组成环形挤压孔。
7.根据权利要求6所述的镁合金管的成形方法的装置，其特征是所述的桥式型芯(3)的上端面具有分流孔(11)，下端具有支撑腿(9)和芯部(10)，芯部(10)位于桥式型芯中心。
8.根据权利要求6所述的镁合金管的成形方法的装置，其特征是所述的桥式型芯(3)的芯部(10)和凹模(4)的模孔形状均可为圆形、椭圆形、矩形、多边形。
9.根据权利要求6所述的镁合金管的成形方法的装置，其特征是所述的桥式型芯(3)的芯部(10)和凹模(4)的模孔部位均设有齿形槽(12)。
10.根据权利要求6和8所述的镁合金管的成形方法的装置，其特征是所述的桥式型芯(3)的芯部(10)或凹模(4)的模孔部位所设齿形槽(12)为斜槽。
全文摘要
本发明公开的一种镁合金管的成形方法是将加热到超塑性成形温度的坯料放入具有同样温度的模具中，通过挤压使坯料产生塑性流动，经过由桥式型芯与凹模组成的挤压孔而成为管材；公开的装置包括压头(1)、桥式型芯(3)、凹模(4)、挤压套(6)、垫板(7)及立板(8)，在挤压套内设置有桥式型芯和凹模，桥式型芯位于凹模的上方，其芯部(10)的下端伸入凹模(4)内与凹模模孔一起组成环形挤压孔。本发明具有以下优点尺寸精度高，材料利用率高，制件强度高，模具结构简单，加工成本低。
文档编号B21C25/00GK1792488SQ20051010733
公开日2006年6月28日 申请日期2005年12月19日 优先权日2005年12月19日
发明者杨永顺, 陈拂晓, 郭俊卿, 杨茜, 杨正海 申请人:河南科技大学