一种镁合金无缝闭合框架的制作方法

本实用新型涉及一种镁合金框架，特别涉及一种镁合金无缝闭合框架。

背景技术：

众所周知，镁合金具有密度低、比强度高、比模量高、电磁屏蔽性能好、阻尼系数大，易于吸收振动，在碱性环境中稳定性高、在水溶液中腐蚀产物不漂浮、制造成本低、资源广泛等优点，在近代工业制造中逐渐得到推广应用。镁合金制作晶体管集成电路(IC)支架料盒，可以达到重量轻(比现有铝合金材质的支架料盒轻35-45％)，为操作带来便利，节省力气，不损伤操作者手臂，而且在碱性环境下化学性质稳定、耐碱性环境能力强，远超铝合金；在一般水溶液环境下的腐蚀产物易于沉淀，可方便控制，而铝合金形成可溶-水解产物，化合物沉淀难以控制，容易污染产品，镁合金制作产品通常采用比较成熟的铸造法(比如压力铸造)、挤压法等，但是许多产品零部件形状复杂，压铸由于含有细密的分散气孔，试验过程中组织架构不稳定易导致泄漏和性能降低，而且复杂形状的零部件不能顺利脱模，因而无法利用压铸法生产；挤压后组织致密，但需要较大量的后续机械加工，导致制造成本飙升，降低了竞争优势，半固态锻造一般流程是，首先直接使用铸态材料或者先将铸态材料进行塑性变形，塑性变形累积的形变储能在后续半固态处理中，可抑制材料晶粒急剧长大，然后材料升温至半固态区间，一般半固态成型需要保证组织液相率为35％-65％，最后将半固态坯料置于模具内进行高压快速成型，在成型过程中同时发生凝固，由于半固态具触变特性，故在一定压力作用下充型能力很强，能够一次成型复杂结构零件。

现有技术中主要采用的半固态流变铸造，要经历熔化、控制降温至半固态温度、严密控制的搅拌输运等环节，过程复杂，可靠性低，同时由于经历了熔化的全液态过程，因而能耗高、流程长、系统复杂、技术环节较难控制，因而成熟程度低，而一般的触变方法由于没有对坯料预先进行塑性变形激活处理，在半固态制备过程激活点少、分布不均匀、采用常规电阻加热方法，因而液相形成不均匀、固相颗粒尺寸大，并且会快速长大，降低产品的性能指标，传统触变成型在半固态坯料加热、转移、成型过程中，易氧化烧损，造成成品内部氧化夹杂或者表面成型不足等诸多缺陷，且半固态触变成型技术采用电阻炉加热，具有高温区域(半固态形成区域)需要时间长、坯料中液相点分布不均匀、坯料心部-表面部固相率分布不均匀等缺点，铝合金半导体料盒相比较镁合金制品重量大，操作不便捷，铝合金两性金属特征导致其在酸碱环境适应性差，存在较高生产质量隐患，现有挤压生产技术，成品率较低，加工余量大，周期长，成本高，传统半固态生产方法未能有效避免材料在成型加工过程中的氧化缺陷，材料晶粒尺寸粗化严重，密实度较低，缺陷密度较高，难以保证稳定高质量的力学性能。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种镁合金无缝闭合框架，用以替换铝合金制作料盒，能很大程度减轻人工劳动压力，在半固态成型前，能够提供足够大的塑性变形，保证了材料在半固态处理过程中晶粒不会发生急剧长大，且成品质量可控，能快速获得优异成型性能的组织，能提高生产效率和成品的综合性能，能快速一次成型料盒的复杂结构，减少机加工量。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：

本实用新型一种镁合金无缝闭合框架，包括无缝闭合框架本体，所述无缝闭合框架本体的外部两侧均设置有外侧凹槽，所述无缝闭合框架本体的内部两侧设置有若干条纹槽。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1：本实用新型采用半固态锻造方法生产该支撑框架，闭合框架和框架壁中的复杂结构可以一次成型，可以大幅度提高生产效率，降低生产成本，采用的是预应变触发半固态触变成型，制备过程包括坯料预先挤压加工、精确下料、预先引入适量塑性变形、双级快速加热半固态制备、等温快速真空注模、快速锻造，完成精确成型，使半固态中的固相球尺寸细小、分布均匀、易于控制，施压锻造成型后的工件中的显微组织细小均匀，保证优良的力学性能和化学均匀性，采用电阻炉低温段预热、高温段电磁感应加热，可实现快速、均匀半固态制备，能控制固相晶粒不发生显著粗化，且感应加热线圈空间体积小，可以就近方便地安装在成型系统中，在半固态制备完成后可立即进入下一步操作，极大简化了工序，保证了制件品质，提高了生产效率。

2：本实用新型用以替换铝合金制作料盒，能很大程度减轻人工劳动压力，在半固态成型前，能够提供足够大的塑性变形，保证了材料在半固态处理过程中晶粒不会发生急剧长大，且成品质量可控，能快速获得优异成型性能的组织，能提高生产效率和成品的综合性能，能快速一次成型料盒的复杂结构，减少机加工量，提高效率，节约成本。

3：本实用新型采用真空注型、锻造高压快速成型，使得成品组织更为密实，缺陷密度大幅下降，得到力学性能优良，表面状态良好的半固态成型制品，同时有效地防止了镁合金半固态坯料氧化和燃烧，采用锻造方法对所制备的半固态坯料进行真空铸型、锻造压力施加时间短，适合快速精确成型，具有充型速度快、充型完整、结晶速度快、结晶时间短、结晶晶粒细小、均匀等优点，适合实现批量生产。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的成型件结构示意图；

图2是本实用新型的模块结构示意图；

图中：1、无缝闭合框架本体；2、外侧凹槽；3、条纹槽。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1-2所示，本实用新型提供一种镁合金无缝闭合框架，包括无缝闭合框架本体1，无缝闭合框架本体1的外部两侧均设置有外侧凹槽2，无缝闭合框架本体1的内部两侧设置有若干条纹槽3。

一种镁合金半固态成型方法，其工艺步骤如下：

铸态材料、预热、挤压、切割、电磁感应加热、真空高压成型、冷却脱模和热处理，采用应变诱发熔化激活法，将柱状铸态材料均匀化处理后升温挤压，挤压为固定尺寸的板材70mm乘以70mm，将板材切割为尺寸100mm，再将板材置入感应加热线圈中，经过60-100s，得到半固态坯料，将模具系统快速抽真空，接着将坯料放置在已经预热的模具上，然后进行高压快速成型，成型完成后，向外模具内部持续通入冷空气冷却模具，在温度降到一定数值后，立刻脱模，除去毛刺后进行热处理；

铸态材料的预热温度和时间进行严格控制，预热温度300℃-350℃，预热时间3-5小时，可以根据材料种类和材料的尺寸和已知加热效率做出适当调整，预热时间过短，材料没有热透，造成后续挤压困难，组织均匀性差；预热时间过长，材料晶粒会发生明显长大，会严重影响挤出材料的性能；预热温度过低会造成材料挤出困难，且再结晶不充分而形成粗大不均匀的组织；过高的温度会造成材料的过烧或异常粗大的晶粒。预热温度和保持时间都会影响挤出效率和挤压模具的寿命，经研究，预热温度300℃-350℃，预热时间3-5小时，本领域技术人员可以根据材料种类和材料的尺寸和已知加热效率做出适当调整；

在材料的挤出形状固定前，将挤压比严格控制，材料的挤压比在12-25时，材料挤出顺畅，晶粒细化效果明显，可以根据实际情况做出相应调整，材料挤压筒温度进行严格控制，挤压筒温度需要低于材料预热温度20℃左右，挤压比过小，材料所包含的形变储能较小，在后续半固态处理中晶粒会持续长大；当挤压比过大时，晶粒的细化效果会变平缓，材料会挤出困难，降低生产效率，甚至造成塞模而损坏模具，经过大量研究，材料的挤压比在12-25时，材料挤出顺畅，晶粒细化效果明显，挤压比会随着选择的镁合金种类不同而有所不同，本领域技术人员可以根据经验做出相应调整，材料挤压筒温度也需要严格控制，挤压筒温度需要低于材料预热温度20℃左右，挤出材料性能最佳；

感应加热过程，感应加热频率、功率、时间进行严格控制，感应加热频率在2kHz左右，加热功率控制材料的升温速度，加热功率在5kW左右，加热时间影响材料的温度，进而控制固液相的比例，时间在60s左右，液相率即可达到最佳成型需求，可以根据原材料的尺寸和材料种类对电磁感应功率与时间做出适当调整，过高的电磁频率会造成材料受热不均，严重影响后续成型，加热功率控制材料的升温速度，过高的升温速度会造成受热不均，组织难控制，而过低的功率使材料升温速度慢，组织长大明显，经研究得知，对于本产品，加热功率在5kW左右，加热时间影响材料的温度，进而控制固液相的比例，时间过长，温度过高，坯料的液相率过高，会造成材料的形状坍塌，难以转移操作，液相内溶解的空气在凝固过程中析出，气孔等铸造缺陷密度增加，对于本材料与本产品时间在60s左右，液相率即可达到最佳成型需求，本领域研究技术人员可以根据原材料的尺寸和材料种类对电磁感应功率与时间做出适当调整；

模具系统迅速抽真空后，将感应加热至半固态的坯料移动到已经预热的模具上，模具需要预热到较高温度，防止坯料在还未成型完全时凝固，影响充型能力，模具预热温度在550℃左右具有良好的充型能力，且成品质量良好，坯料移动完成后，迅速进行高压成型，成型压力为100-300kN，成型完成后，需要快速冷却，以获得良好的综合性能，在施压完成后保压5s，然后在模具的间隙中，持续通入冷空气，在10s后模具温度下降至450℃时，迅速脱模，脱模过程需要内外模具系统分离，将成型件去毛刺后进行适当热处理，以提高成品力学性能，稳定尺寸，将模具转移到加热炉中重新升温，准备下一件成型，预热温度过高，坯料成型后不能快速冷却，成品性能会下降。

具体的使用过程中，采用应变诱发熔化激活法，将柱状铸态材料均匀化处理后升温挤压，挤压为固定尺寸的板材a乘以b，将板材切割为长度尺寸为c，再将板材置入感应加热线圈中，经过60-100s，得到半固态坯料，将模具系统快速抽真空，接着将坯料放置在已经预热的模具上，然后进行高压快速成型，成型完成后，向外模具内部持续通入冷空气冷却模具，在温度降到一定数值后，立刻脱模，除去毛刺后进行热处理，其中铸态材料的预热温度和时间进行严格控制，预热温度300℃-350℃，预热时间3-5小时，可以根据材料种类和材料的尺寸和已知加热效率做出适当调整，其中在材料的挤出形状固定前，将挤压比严格控制，材料的挤压比在12-25时，材料挤出顺畅，晶粒细化效果明显，可以根据实际情况做出相应调整，材料挤压筒温度进行严格控制，挤压筒温度需要低于材料预热温度20℃左右，其中感应加热过程，感应加热频率、功率、时间进行严格控制，感应加热频率在2kHz左右，加热功率控制材料的升温速度，加热功率在5kW左右，加热时间影响材料的温度，进而控制固液相的比例，时间在60s左右，液相率即可达到最佳成型需求，可以根据原材料的尺寸和材料种类对电磁感应功率与时间做出适当调整，其中模具系统迅速抽真空后，将感应加热至半固态的坯料移动到已经预热的模具上，模具需要预热到较高温度，防止坯料在还未成型完全时凝固，影响充型能力，模具预热温度在550℃左右具有良好的充型能力，且成品质量良好，坯料移动完成后，迅速进行高压成型，成型压力为100-300kN，成型完成后，需要快速冷却，以获得良好的综合性能，在施压完成后保压5s，然后在模具的间隙中，持续通入冷空气，在10s后模具温度下降至450℃时，迅速脱模，脱模过程需要内外模具系统分离，将成型件去毛刺后进行适当热处理，以提高成品力学性能，稳定尺寸，将模具转移到加热炉中重新升温，准备下一件成型。

本实用新型采用半固态锻造方法生产该支撑框架，闭合框架和框架壁中的复杂结构可以一次成型，可以大幅度提高生产效率，降低生产成本，采用的是预应变触发半固态触变成型，制备过程包括坯料预先挤压加工、精确下料、预先引入适量塑性变形、双级快速加热半固态制备、等温快速真空注模、快速锻造，完成精确成型，使半固态中的固相球尺寸细小、分布均匀、易于控制，施压锻造成型后的工件中的显微组织细小均匀，保证优良的力学性能和化学均匀性，采用电阻炉低温段预热、高温段电磁感应加热，可实现快速、均匀半固态制备，能控制固相晶粒不发生显著粗化，且感应加热线圈空间体积小，可以就近方便地安装在成型系统中，在半固态制备完成后可立即进入下一步操作，极大简化了工序，保证了制件品质，提高了生产效率，用以替换铝合金制作料盒，能很大程度减轻人工劳动压力，在半固态成型前，能够提供足够大的塑性变形，保证了材料在半固态处理过程中晶粒不会发生急剧长大，且成品质量可控，能快速获得优异成型性能的组织，能提高生产效率和成品的综合性能，能快速一次成型料盒的复杂结构，减少机加工量，提高效率，节约成本，采用真空注型、锻造高压快速成型，使得成品组织更为密实，缺陷密度大幅下降，得到力学性能优良，表面状态良好的半固态成型制品，同时有效地防止了镁合金半固态坯料氧化和燃烧，采用锻造方法对所制备的半固态坯料进行真空铸型、锻造压力施加时间短，适合快速精确成型，具有充型速度快、充型完整、结晶速度快、结晶时间短、结晶晶粒细小、均匀等优点，适合实现批量生产。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。