专利名称：镁合金直齿锥齿轮热锻方法
技术领域：
本发明涉及的是一种锻造技术领域的热锻方法，特别涉及一种镁合金直齿 锥齿轮热锻方法。
背景技术：
镁合金是目前可应用的最轻的金属结构材料，具有低的密度，高的比强度 和比刚度，优良的阻尼减震性、导热性、电磁屏蔽性和机加工性，并且零件尺 寸稳定、易回收，在航空航天、汽车、电子、计算机、通讯和家电等行业具有 广阔的应用前景。但作为工业轻金属材料，镁合金以前被应用在飞机制造业等 比较狭窄的领域中，相对于铝合金与塑料，镁合金的使用量相当少。全球温室 效应导致了汽车朝着轻量化方向发展，镁合金作为钢和铝合金的替代材料的位 置，使镁合金零件的需求剧烈增加。但当前的镁合金产品以铸件，特别是压铸 件居多，塑性加工产品极少。这主要是由于镁合金具有密排六方的晶体结构， 在室温下塑性变形性能差，高温下又易发生晶粒粗大和表面氧化。由于铸件的 力学性能较差、易产生缺陷，而与之相比，变形镁合金组织细小均匀、综合机 械性能好。目前，在镁合金塑性成形技术的研究中，由于镁合金对温度和应变 速率敏感，金属流动性差，锻造的难度较大，尤其是对于镁合金复杂形状零件 锻造成形未见报道。
经对现有技术的文献检索发现，小阪田等在《International Journal of Machine Tools &Manufacture》(国际机床与制造杂志)(2002年第42期607-614 页)上发表的"Forming limit of magnesium alloy at elevated temperatures for precision forging"(镁合金高温精锻成形极限)，该文中通过直径为24 ■，高度为36 mm的镁合金ZK60的镦粗成形实验，得到了如下结论200"C以下 会发生断裂，400 。C以上发生氧化，最合适的精锻温度为300 。C。其研究仅是 对于简单的圆柱坯料进行热压縮实验，并未涉及复杂形状零件的模锻可加工性 研究。
发明内容
3本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种镁合金直齿锥齿轮热锻 方法，使镁合金复杂形状零件具有良好的填充性，优良的形状和精度品质、良 好的刚性及韧性，重量轻且强度大。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤 步骤一、下料该坯料为具有预定体积的镁合金挤压毛坯； 步骤二、加热预锻模具对预锻模具的上、下模膛进行加热，使模具温度 维持在200 275。C;
步骤三、加热坯料使该坯料加热到300 35(TC;
步骤四、预锻成形将坯料置入预锻模具内，进行预锻成形，得到无齿形 的预锻件；
步骤五、加热终锻模具对终锻模具的上、下模膛进行加热，使模具温度
维持在200 265。C;
步骤六、加热预锻件将预锻件加热到290 34(TC;
步骤七、终锻成形将坯料置入终锻模具内，进行终锻成形，得到终锻件。
所述模具上均设有电加热装置和温控装置，用于进行加热以及温度控制。
所述预锻成形和终锻成形的速度为O. 5 2mm/s。
现有技术中由于镁合金对温度和应变速率敏感，金属流动性差，锻造的难 度较大，尤其是对于镁合金复杂形状零件锻造成形。本发明为了解决这些问题， 采用上述技术方案，针对坯料与模具进行加热，使坯料在等温模具中锻造出制 品，使镁合金复杂形状零件直齿锻齿轮具有良好的填充性，优良的形状和精度、 良好的刚性及韧性，重量轻且强度大。本发明操作简单，便于实施和应用。
具体实施例方式
下面对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提
下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围 不限于下述的实施例。 实施例l
本实施例选用的镁合金是AZ31B，热锻工艺的步骤包含有
一、 下料该坯料为镁合金挤压毛坯，生产者可根据成形制品形状和锻件
图体积相等的原则，用三维造型软件加以精确计算，即可该坯料的尺寸。
二、 加热预锻模模具预热温度为275 °C。使用两个功率为800 W的电阻加
4热圈对上下预锻模膛加热，由于热传导和热辐射的影响，模具加热所需的时间 较长，约为3 3.5小时。
三、 加热坯料直接将坯料放入加热炉，先预热到120 °C,再放入水剂石
墨润滑剂中浸泡，取出晾干。然后将炉温设置到350 'C，放入润滑后的坯料， 加热到设定温度并保温15分钟，消除坯料中的温度梯度。
四、 预锻成形以2 mm/s的恒定速度进行预锻加工，得到无齿形的预锻件。
五、 加热终锻模终锻模加热温度为265 'C。同样使用两个功率为800 W的 电阻加热圈对上下终锻模膛加热。由于热传导和热辐射的影响，模具加热所需 的时间较长，约为2.5 3小时。
六、 加热预锻件同样将预锻件放入加热炉，先预热到150 'C，再放入水 剂石墨中浸泡，取出晾干。然后将润滑后的坯料加热到340 'C并保温15分钟。
七、 终锻成形以2 mm/s的恒定速度进行预锻加工，变形后迅速水冷以保 存高温组织。
本实施例得到的镁合金直齿锥齿轮齿形填充良好，重量轻且强度大。 实施例2
本实施例选用的镁合金是AZ31B，热锻工艺的步骤包含有
一、 下料该坯料为镁合金挤压毛坯，生产者可根据成形制品形状和锻件 图体积相等的原则，用三维造型软件加以精确计算，即可该坯料的尺寸。
二、 加热预锻模模具预热温度为240 °C。使用两个功率为800 W的电阻加 热圈对上下预锻模膛加热，由于热传导和热辐射的影响，模具加热所需的时间 较长，约为2 2.5小时。
三、 加热坯料直接将坯料放入加热炉，先预热到150 °C，再放入水剂石 墨润滑剂中浸泡，取出晾干。然后将炉温设置到325 'C，放入润滑后的坯料， 加热到设定温度并保温15分钟，消除坯料中的温度梯度。
四、 预锻成形以l mm/s的恒定速度进行预锻加工，得到无齿形的预锻件。
五、 加热终锻模终锻模加热温度为235 °C。同样使用两个功率为800 W的 电阻加热圈对上下终锻模膛加热。由于热传导和热辐射的影响，模具加热所需 的时间较长，约为2 2. 5小时。
六、 加热预锻件同样将预锻件放入加热炉，先预热到135 °C，再放入水剂石墨中浸泡，取出晾干。然后将润滑后的坯料加热到315 'C并保温15分钟。
七、终锻成形以l mm/s的恒定速度进行预锻加工，变形后迅速水冷以保 存高温组织。
本实施例得到的镁合金直齿锥齿轮齿形填充良好，重量轻且强度大。 实施例3
本实施例选用的镁合金是AZ31B，热锻工艺的步骤包含有
一、 下料该坯料为镁合金挤压毛坯，生产者可根据成形制品形状和锻件
图体积相等的原则，用三维造型软件加以精确计算，即可该坯料的尺寸。
二、 加热预锻模模具预热温度为200 。C。使用两个功率为800 W的电阻加 热圈对上下预锻模膛加热，由于热传导和热辐射的影响，模具加热所需的时间 较长，约为1.5 2小时。
三、 加热坯料直接将坯料放入加热炉，先预热到120 °C，再放入水剂石 墨润滑剂中浸泡，取出晾干。然后将炉温设置到300 °C，放入润滑后的坯料， 加热到设定温度并保温15分钟，消除坯料中的温度梯度。
四、 预锻成形以0.5 mm/s的恒定速度进行预锻加工，得到无齿形的预锻件。
五、 加热终锻模终锻模加热温度为200 。C。同样使用两个功率为800 W的 电阻加热圈对上下终锻模膛加热。由于热传导和热辐射的影响，模具加热所需 的时间较长，约为1.5 2小时。
六、 加热预锻件同样将预锻件放入加热炉，先预热到135 'C，再放入水 剂石墨中浸泡，取出晾干。然后将润滑后的坯料加热到290 'C并保温15分钟。
七、 终锻成形以0.5 mm/s的恒定速度进行预锻加工，变形后迅速水冷以 保存高温组织。
本实施例得到的镁合金直齿锥齿轮齿形填充良好，重量轻且强度大。
权利要求
1、一种镁合金直齿锥齿轮热锻方法，其特征在于包括以下步骤步骤一、下料该坯料为具有预定体积的镁合金挤压毛坯；步骤二、加热预锻模具对预锻模具的上、下模膛进行加热，使模具温度维持在200℃～275℃；步骤三、加热坯料该坯料加热到300℃～350℃；步骤四、预锻成形将坯料置入预锻模具内，进行预锻成形，得到无齿形的预锻件；步骤五、加热终锻模具对终锻模具的上、下模膛进行加热，使模具温度维持在200℃～265℃；步骤六、加热预锻件将预锻件加热到290℃～340℃；步骤七、终锻成形将坯料置入终锻模具内，进行终锻成形，得到终锻件。
2、 根据权利要求l所述的镁合金直齿锥齿轮热锻工艺，其特征是所述模具 上均设有电加热装置和温控装置。
3、 根据权利要求l所述的镁合金直齿锥齿轮热锻工艺，其特征是所述预锻成形和终锻成形的速度为O. 5 2ram/s。
全文摘要
本发明涉及一种锻造技术领域的镁合金直齿锥齿轮热锻方法，步骤为下料；对预锻模具的上、下模膛进行加热，使模具温度维持在200℃～275℃；加热坯料，使该坯料加热到300℃～350℃；将坯料置入预锻模具内，进行预锻成形，得到无齿形的预锻件；对终锻模具的上、下模膛进行加热，使模具温度维持在200℃～265℃；将预锻件加热到290℃～340℃；将坯料置入终锻模具内，进行终锻成形，得到终锻件。本发明针对坯料与模具进行加热，使坯料在等温模具中锻造出制品，借此可使复杂形状零件具有良好的填充性、优良的形状和精度、良好的机械性质等优点。
文档编号B21J5/02GK101480691SQ200910045069
公开日2009年7月15日 申请日期2009年1月8日 优先权日2009年1月8日
发明者娟 刘, 崔振山 申请人:上海交通大学