一种增强镁合金管的往复挤压装置及加工方法
【专利摘要】一种增强镁合金管的往复挤压装置及加工方法,属于有色金属塑性加工领域，增强镁合金管的往复挤压装置包括：上挤压环、下挤压环，上固定挤压杆、下固定挤压杆，挤压筒模具，缩颈区，其中：缩颈区将挤压筒模具分为上模腔、下模腔，所述挤压筒模具外壁设置有加热套；上挤压环、下挤压环分别设置在上固定挤压杆、下固定挤压杆外围，并分别置于上膜腔、下膜腔内，所述上挤压环、上固定挤压杆和下挤压环、下固定挤压杆分别与上液压伸缩腔、下液压伸缩腔相连接。本发明加工的镁合金管的抗拉强度可达500MPa，挤压模具结构简单、挤压变形的可操作性强，可实现连续挤压变形，因此生产成本相对较低，生产效率较高。
【专利说明】一种增强镁合金管的往复挤压装置及加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种增强镁合金管的往复挤压装置及加工方法，属于有色金属塑性加工与增加力学性能的【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着航空航天、交通运输以及信息产业的发展，镁合金正在成为继传统钢铁和铝合金材料以后的第三大金属结构材料，并被称之为“21世纪绿色工程材料”。但是镁合金强度低、硬度低、塑性差与耐腐蚀性差，致使其工业应用受到很大的限制，必须对镁合金进行增强处理，才能扩展其使用范围与应用领域。
[0003]剧烈塑性变形技术(简称SPD)可将镁合金晶粒细化至亚微米甚至纳米级，是目前常用的镁合金增强技术。常用的sro技术有往复挤压、等通道转角挤压、高压扭转、震动冲击等，但是这些方法仅能制备出超细晶镁合金块体材料，无法满足日益强烈的对镁合金管材的市场需求，使得其应用受到很大限制。为了适应当前对高强镁合金管材的市场需求，有必要研发一种工艺简单、可操作性强的镁合金管材的增强技术。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对【背景技术】的情况，提供一种增强镁合金管的往复挤压装置及加工方法。通过环状往复式挤压对镁合金管进行多道次加工，实现“镁合管-镁合金块-镁合金管”的连续变形，制备出晶粒细小、组织均匀的高强镁合金管，抗拉强度可达500MPa，而且成本较低，生产效率较高。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的:
本发明涉及一种环状往复挤压加工装置，包括:上、下挤压环，上、下固定挤压杆，挤压筒模具，缩颈区，其中:缩颈区将挤压筒模具分为上、下模腔，所述挤压筒模具外壁设置有加热套。上、下挤压环分别设置在上、下固定挤压杆外围，并分别置于上、下膜腔内，所述上挤压环、上固定挤压杆和下挤压环、下固定挤压杆分别与上、下液压伸缩腔相连接。
[0006]所述上、下挤压环截面为圆环形，且尺寸相等，并分别与上固定挤压杆、上模腔和下固定挤压杆、下模腔相贴合。所述上、下固定挤压杆截面为圆形，且尺寸相等。所述缩颈区为圆环状，内径小于挤压筒模具内径，截面为矩形且各个角为光滑倒圆角。所述上、下模腔内径相等。
[0007]—种增强镁合金管往复挤压加工方法，其具体步骤包括:
(1)将往复挤压装置安装于液压挤压机上，安装牢固，各部位置，连接关系要正确，按序操作；
(2)将镁合金管材坯料置于加热炉中，进行预热，预热温度是30(TC?40(TC，在预热温度下保温I小时；
(3)开启加热套，加热挤压筒模具、挤压环与固定挤压杆，加热温度预设为300°C?400°C，当达到预设温度时保温30分钟； (4)退出上挤压环与上固定挤压杆，将预热后的镁合金管材坯料置于挤压筒模具的上模腔内，再将上挤压环与上固定挤压杆伸入挤压筒模具上模腔内，并接触镁合金管材坯料；
(5)加压上挤压环使其下行，压强是400MPa?700MPa，对预先置于上模腔内的镁合金管材坯料进行挤压，使其通过缩颈区进入下模腔内，当坯料与下模腔内的下挤压环接触时增大上挤压环的挤压压强，压强是800MPa?lOOOMPa，同时下挤压环对坯料反向施加背压，压强是200MPa?300MPa，至坯料完全进入下模腔，停止推进，完成一道次加工；
(6)反向驱动上挤压环与下挤压环，主压压强是800MPa?lOOOMPa，背压压强是200MPa?300MPa，坯料在下挤压环为主压、上挤压环为背压的作用下由下模腔进入上模腔，完成二道次加工；
(7)重复上述步骤(4)和步骤(5)至少是2次实现镁合金管的连续往复挤压加工；
(8)退出上挤压环、下挤压环与上固定挤压杆、下固定挤压杆，取出往复挤压后的镁合金管，使之在空气中冷却，切除废料；清理模具并涂上下次加工所需润滑剂，完成加工；得到晶粒细小、组织均匀的高强镁合金管。
[0008]本发明与【背景技术】相比具有明显的先进性，是针对镁合金管强度较低的情况，通过环状往复式挤压进行加工，实现“镁合管-镁合金块-镁合金管”的连续变形，完成相应挤压道次后获得晶粒细小、组织均匀的高强镁合金管，本发明加工的镁合金管的抗拉强度可达500MPa，该管材可满足当前对高强镁合金管材的市场需求。而且挤压模具结构简单、挤压变形的可操作性强，可实现连续挤压变形，因此生产成本相对较低，生产效率较高。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]为了更清楚地说明本发明，下面将结合附图对实施例作简单的介绍。
[0010]图1为本发明中镁合金管往复挤压变形装置的结构示意图。
[0011]图2为挤压模具通道的剖面示意图。
[0012]图3是图2中A-A向的剖视图。
[0013]图4是图2中B-B向的剖视图。
[0014]图中:1.上挤压环，2.下挤压环，3.上固定挤压杆，4.下固定挤压杆，5.加热套，
6.挤压筒模具，7.缩颈区，8.上模腔，9.下模腔，10.镁合金坯料，11.上液压伸缩腔，12.下液压伸缩腔。
【具体实施方式】
[0015]以下结合附图对本发明作进一步说明: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。
[0016]如图1所示，本实施例涉及的挤压装置主要包括:1.上挤压环，2.下挤压环，3.上固定挤压杆，4.下固定挤压杆，5.加热套，6.挤压筒模具，7.缩颈区，其中:缩颈区7将挤压筒模具6分为上、下模腔8、9，所述挤压筒模具6外壁设置有加热套5。上、下挤压环1、2分别设置在上、下固定挤压杆3、4外围，并分别置于上、下膜腔8、9内，所述上、下挤压环1、2和上、下固定挤压杆3、4分别与上、下液压伸缩腔11、12相连接。[0017]如图2、3、4所示，所述上、下挤压环1、2截面为圆环形，且尺寸相等，并分别与上固定挤压杆3、上模腔8和下固定挤压杆4、下模腔9相贴合。所述上、下固定挤压杆3、4截面为圆形，且尺寸相等。所述缩颈区7为圆环状，内径小于挤压筒模具6内径，截面为矩形且各个角为光滑倒圆角。所述上、下模腔8、9内径相等。
[0018]本发明的增强镁合金管的环状往复挤压装置的加工方法，按以下步骤进行:
(I)将往复挤压装置安装于液压挤压机上，安装牢固，各部位置，连接关系要正确，按序操作；
(2 )将镁合金管材坯料10置于加热炉中，进行预热，预热温度是300 V?400 V，在预热温度下保温I小时；
(3)开启加热套5，加热挤压筒模具6、上、下挤压环1、2与上、下固定挤压杆3、4，加热温度预设为300°C?400°C，当达到预设温度时保温30分钟；
(4)退出上挤压环I与上固定挤压杆3，将预热后的镁合金管材坯料10置于挤压筒模具6的上模腔8内，再将上挤压环I与上固定挤压杆3伸入挤压筒模具上模腔8内，并接触镁合金管材坯料10 ；
(5)加压上挤压环I使其下行，压强是400MPa?700MPa，对预先置于上模腔8内的镁合金管材坯料10进行挤压，使其通过缩颈区7进入下模腔9内，当坯料10与下模腔9内的下挤压环2接触时增大上挤压环I的挤压压强，压强是800MPa?lOOOMPa，同时下挤压环2对坯料10反向施加背压，压强是200MPa?300MPa，至坯料10完全进入下模腔9，停止推进，完成一道次加工；
(6)反向驱动上挤压环I与下挤压环2，主压压强是800MPa?lOOOMPa，背压压强是200MPa?300MPa，坯料10在下挤压环2为主压、上挤压环为I背压的作用下由下模腔9进入上模腔8，完成二道次加工；
(7)重复上述步骤(4)与步骤(5)至少是2次实现镁合金管的连续往复挤压加工；
(8)退出上、下挤压环1、2与上、下固定挤压杆3、4，取出往复挤压后的镁合金管10，使之在空气中冷却，切除废料。清理模具并涂上下次加工所需润滑剂，完成加工。
实施例
[0019]备料将镁合金坯锭车去表层部分，加工成内径比固定挤压杆直径大0.1mm、外径比挤压筒模具内径小0.1mm圆管坯料，并清除表面油污，然后放入350°C加热炉内，保温I小时；
首先将往复挤压装置安装于液压挤压机上，安装牢固，连接正确，并开启加热套4，加热挤压模具，当达到350°C时保温30分钟。
[0020]接着启动液压挤压机，退出上挤压环I与上固定挤压杆3，将预热后的镁合金管材坯料10置于挤压筒模具6的上模腔8内，再将上挤压环I与上固定挤压杆3伸入挤压筒模具上模腔8内，并接触镁合金管材坯料10 ；
然后加压上挤压环I使其挤压压强为600MPa，对预先置于上模腔8内的镁合金管材坯料10进行挤压，使坯料10通过缩颈区7进入下模腔9内，当坯料10与下模腔9内的下挤压环2接触时增大上挤压环I的挤压压强至900MPa，同时下挤压环2对坯料10反向施加压强为200MPa的背压，至坯料10完全进入下模腔9，停止推进，完成一道次加工； 反向驱动上挤压环I与下挤压环2，上、下挤压环1、2的挤压压强分别变换为900MPa与200MPa，坯料10在下挤压环2为主压、上挤压环为I背压的作用下由下模腔9进入上模腔8，完成二道次加工；
周而复始，直至完成八次往复挤压变形，退出上、下挤压环1、2与上、下固定挤压杆3、4，取出往复挤压后的镁合金管10，使之在空气中冷却，切除废料。得到组织均匀、强度较高的超细晶镁合金管，抗拉强度可达500MPa。
【权利要求】
1.一种增强镁合金管的加工方法，包括增强镁合金管的往复挤压装置，其特征是包括下述步骤: (1)将往复挤压加工装置安装于液压挤压机上，安装牢固，各部位置，连接关系要正确，按序操作； (2)将镁合金管材坯料置于加热炉中，进行预热，预热温度是30(TC~40(TC，在预热温度下保温I小时； (3)开启加热套，加热挤压筒模具、挤压环与固定挤压杆，加热温度预设为300°C~400°C，当达到预设温度时保温30分钟； (4)退出上挤压环与上固定挤压杆，将预热后的镁合金管材坯料置于挤压筒模具的上模腔内，再将上挤压环与上固定挤压杆伸入挤压筒模具上模腔内，并接触镁合金管材坯料； (5)加压上挤压环使其下行，压强是400MPa~700MPa，对预先置于上模腔内的镁合金管材坯料进行挤压，使其通过缩颈区进入下模腔内，当镁合金管材坯料与下模腔内的下挤压环接触时增大上挤压环的挤压压强，压强是800MPa~lOOOMPa，同时下挤压环对镁合金管材坯料反向施加背压，压强是200MPa~300MPa，至坯料完全进入下模腔，停止推进，完成一道次加工； (6)反向驱动上挤压环与下挤压环，使下挤压环为主压，上挤压环为背压，主压压强是800MPa~lOOOMPa，背压压强是200MPa~300MPa，镁合金管材坯料在下挤压环为主压、上挤压环为背压的作用下由下模腔进入上模腔，完成二道次加工； (7)循环上述步骤(5)和步骤(6)至少是2次实现镁合金管的连续往复挤压加工； (8)退出上挤压环、下挤压环与上固定挤压杆、下固定挤压杆，取出往复挤压后的镁合金管，使之在空气中冷却，切除废料；清理模具并涂上下次加工所需润滑剂，完成加工；得到晶粒细小、组织均匀的高强镁合金管，抗拉强度可达500MPa。
2.根据权利要求1所述的一种增强镁合金管的加工方法，其特征是所述增强镁合金管的往复挤压装置包括:上挤压环、下挤压环，上固定挤压杆、下固定挤压杆，挤压筒模具，缩颈区，其中:缩颈区将挤压筒模具分为上模腔、下模腔，所述挤压筒模具外壁设置有加热套；上挤压环、下挤压环分别设置在上固定挤压杆、下固定挤压杆外围，并分别置于上膜腔、下膜腔内，所述上挤压环、上固定挤压杆和下挤压环、下固定挤压杆分别与上液压伸缩腔、下液压伸缩腔相连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种增强镁合金管的加工方法，其特征是所述上挤压环、下挤压环截面为圆环形，且尺寸相等，并分别与上固定挤压杆、上模腔和下固定挤压杆、下模腔相贴合。
4.根据权利要求1或2所述的一种增强镁合金管的加工方法，其特征是所述上固定挤压杆、下固定挤压杆截面为圆形，且尺寸相等。
5.根据权利要求1或2所述的一种增强镁合金管的加工方法，其特征是所述缩颈区为圆环状，内径小于挤压筒模具内径，截面为矩形且各个角为光滑倒圆角。
6.根据权利要求1或2所述的一种增强镁合金管的加工方法，其特征是所述上模腔内径与下模腔内径相等。
【文档编号】B21C23/08GK103894436SQ201410118531
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月27日 优先权日:2014年3月27日
【发明者】张华 , 程伟丽, 樊建锋, 许并社, 董洪标 申请人:太原理工大学