本發(fā)明涉及鎂合金構(gòu)件，具體涉及一種鎂合金構(gòu)件的成形方法。

背景技術(shù)：

隨著輕量化要求的提高，結(jié)構(gòu)減重成為了工業(yè)制造領(lǐng)域追求的永恒主題。一般而言，結(jié)構(gòu)減重可通過(guò)材料優(yōu)化或者結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化進(jìn)行，從材料優(yōu)化角度看，鎂合金密度1.78g/cm³，是目前已知最輕的工程金屬材料，在減重需求迫切的航空航天，汽車(chē)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景；從結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化角度看，目前常采用空心構(gòu)件代替實(shí)心構(gòu)件，或者采用布置加強(qiáng)筋的方式整體減少構(gòu)件的壁厚以提高構(gòu)件的使用壽命?；诖?，高性能多筋類(lèi)鎂合金構(gòu)件將會(huì)是鎂合金未來(lái)應(yīng)用的一個(gè)重要方向。

精密成形技術(shù)具有材料利用率高，表面精度高以及成形過(guò)程中溫度波動(dòng)小等特點(diǎn)，是一種非常適合鎂合金精密構(gòu)件的制造方法，近十多年來(lái)得到了快速發(fā)展和應(yīng)用。但目前存在以下兩個(gè)問(wèn)題：一是為了得到精確的外形，減少表面的機(jī)加工量(或者表面不加工)，常常需要進(jìn)行多道次成形，而鎂合金與鋁合金等材料不同，其鍛造特點(diǎn)之一是熱鍛次數(shù)不宜過(guò)多，每加熱、鍛造一次，構(gòu)件的強(qiáng)度性能就下降一次，尤其是當(dāng)鍛前加熱溫度高、保溫時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，性能下降的幅度更大；二是采用鑄坯直接進(jìn)行精密成形，變形量較小，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶不完全，組織極不均勻。由于以上兩方面的原因，精密成形鎂合金構(gòu)件的強(qiáng)度普遍偏低，如典型精密成形AZ80構(gòu)件的強(qiáng)度在300～340MPa，不能滿足相關(guān)行業(yè)(如航空航天、國(guó)防軍工)對(duì)鎂合金構(gòu)件的要求；又如CN102357631A中公布的鎂合金的成形方法，通過(guò)加熱潤(rùn)滑， 兩次等溫成形，制得的鎂合金零件的抗拉強(qiáng)度也在300～340MPa，同樣不能滿足相關(guān)行業(yè)(如航空航天、國(guó)防軍工)對(duì)鎂合金構(gòu)件的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種鎂合金構(gòu)件的成形方法，該方法用于鎂合金構(gòu)件的成形，加強(qiáng)筋充型飽滿，時(shí)效后抗拉強(qiáng)度高，延伸率好。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種鎂合金構(gòu)件的成形方法，包括大比率擠壓和三次精密成形步驟，其特征在于：

所述大比率擠壓為擠壓模具加熱溫度為360～430℃，坯料加熱溫度為360～430℃，擠壓比≥5；

所述一次精密成形的坯料加熱溫度為380～410℃，模具加熱溫度為350～370℃，成形速率10～20mm/s；

所述二次精密成形的坯料加熱溫度為350～380℃，模具加熱溫度為370～390℃，成形速率10～20mm/s；

所述三次精密成形：坯料加熱溫度為330～350℃，模具加熱溫度為390～420℃，成形速率10～20mm/s。

上述擠壓材料的橫截面形狀由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)下料規(guī)格確定。

為了保證溫度的均一性，上述加熱方式優(yōu)選采用箱式電阻爐對(duì)坯料進(jìn)行加熱，并要求強(qiáng)制氣體循環(huán)。

為了保證模具加熱充分，達(dá)到恒溫狀態(tài)，優(yōu)選模具加熱時(shí)間≥3h，并實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度；坯料加熱時(shí)間按1.2mm/min進(jìn)行計(jì)算。

為了減少摩擦阻力，上述模具與坯料之間采用油機(jī)石墨作為潤(rùn)滑劑。

為了進(jìn)一步增加鎂合金構(gòu)件的性能，優(yōu)選每道次成形完成后構(gòu)件立即從模具內(nèi)取出，采用強(qiáng)風(fēng)進(jìn)行冷卻。

每道次成形完成后構(gòu)件立即從模具內(nèi)取出，采用強(qiáng)風(fēng)進(jìn)行冷卻。

為了節(jié)約能源，對(duì)于形狀規(guī)則的構(gòu)件，上一次精密成形完成后，溫度合適的情況下，可以利用余熱直接進(jìn)行下一次精密成形。

本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明在鎂合金構(gòu)件成形工藝中，采用大比率擠壓和三次精密成形相結(jié)合的方式，嚴(yán)格控制大比率擠壓的加熱溫度(模具和坯料)，并嚴(yán)控?cái)D壓比；且在三次成形中坯料加熱溫度逐次降低，模具加熱溫度逐次升高，成行速率均為10～20mm/s，從而解決了多道次精密成形構(gòu)件晶粒粗大、力學(xué)性能低的難題，實(shí)現(xiàn)了鎂合金構(gòu)件精確外形與高性能的雙重控制，尤其適用于高性能多筋類(lèi)鎂合金構(gòu)件的成形，如AZ80鎂合金構(gòu)件成形后抗拉強(qiáng)度≥400MPa，延伸率≥7％。

(2)本發(fā)明對(duì)于表面帶加強(qiáng)筋的高性能鎂合金塑性成形效果好，可以實(shí)現(xiàn)鎂合金構(gòu)件精確外形與高性能的完美結(jié)合，制備的鎂合金構(gòu)件外表面不加工或留小于2mm的加工余量，可以直接成形出外表面的加強(qiáng)筋，實(shí)現(xiàn)精確外形與高性能的雙重控制。

(3)本發(fā)明不需要新的大型設(shè)備，工藝流程簡(jiǎn)單，使用范圍廣，效率更高，成本更低，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明鎂合金構(gòu)件成形工藝圖；

圖2是實(shí)施例1中鎂合金構(gòu)件的力學(xué)性能圖；

圖3是實(shí)施例2中鎂合金構(gòu)件的力學(xué)性能圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述，有必要在此指出的是，以下實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述本發(fā)明內(nèi)容對(duì)本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。

實(shí)施例1

一種鎂合金構(gòu)件的成形方法，具體采用AZ80鎂合金坯料對(duì)構(gòu)件進(jìn)行成 形，該構(gòu)件為一種外表面帶加強(qiáng)筋的回轉(zhuǎn)體構(gòu)件，外徑為78mm，內(nèi)徑為65mm，高度70mm，外表面加強(qiáng)筋寬度2.5mm，加強(qiáng)筋高度3mm，6個(gè)加強(qiáng)筋平均分布在外表面上。

(1)大比率擠壓：將AZ80均勻化鑄棒擠壓為85mm的棒材，擠壓模具加熱溫度為380℃，坯料加熱溫度為380℃，擠壓比為15，并根據(jù)體積不變?cè)磉M(jìn)行精確下料；

(2)一次精密成形：坯料加熱溫度為400℃，模具加熱溫度為370℃，成形速率10mm/s；

(3)二次精密成形：坯料加熱溫度為350℃，模具加熱溫度為390℃，成形速率10mm/s；

(4)三次精密成形：坯料加熱溫度為330℃，模具加熱溫度為410℃，成形速率10mm/s。

AZ80構(gòu)件加強(qiáng)筋充型飽滿，時(shí)效后構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度為415MPa，延伸率8.0％(圖2)。

實(shí)施例2

一種鎂合金構(gòu)件的成形方法，具體采用MB26鎂合金坯料對(duì)構(gòu)件進(jìn)行成形，該構(gòu)件為一種外表面帶加強(qiáng)筋的方形類(lèi)構(gòu)件，長(zhǎng)73mm，寬60mm，高度85mm，壁厚8mm，在長(zhǎng)度方向上均布2條加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋高度2.5mm。

(1)大比率擠壓：將MB26鑄棒擠壓為75mm×65mm的方棒，擠壓模具加熱溫度為380℃，坯料加熱溫度為420℃，擠壓比為5，并根據(jù)體積不變?cè)磉M(jìn)行精確下料；

(2)一次精密成形：坯料加熱溫度為410℃，模具加熱溫度為350℃， 成形速率20mm/s；

(3)二次精密成形：坯料加熱溫度為380℃，模具加熱溫度為370℃，成形速率20mm/s；

(4)三次精密成形：坯料加熱溫度為350℃，模具加熱溫度為380℃，成形速率20mm/s。

MB26構(gòu)件構(gòu)件加強(qiáng)筋充型飽滿，時(shí)效后構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度為393MPa，延伸率8.5％(圖3)。

實(shí)施例3

一種鎂合金構(gòu)件的成形方法，具體采用AZ80鎂合金坯料對(duì)構(gòu)件進(jìn)行成形，該構(gòu)件為一種外表面帶加強(qiáng)筋的回轉(zhuǎn)體構(gòu)件，外徑53.5mm，高度85mm，壁厚8mm，在圓周上均布3條加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋高度2.5mm。

(1)大比率擠壓：將AZ80鑄棒擠壓為55mm的棒材，擠壓模具加熱溫度為380℃，坯料加熱溫度為380℃，擠壓比為8，并根據(jù)體積不變?cè)磉M(jìn)行精確下料；

(2)一次精密成形：坯料加熱溫度為390℃，模具加熱溫度為390℃，成形速率15mm/s；

(3)二次精密成形：坯料加熱溫度為350℃，模具加熱溫度為370℃，成形速率15mm/s；

(4)三次精密成形：坯料加熱溫度為330℃，模具加熱溫度為380℃，成形速率15mm/s。

AZ80構(gòu)件加強(qiáng)筋充型飽滿，時(shí)效后構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度為426MPa，延伸率9.5％。

對(duì)比實(shí)施例1

一種鎂合金構(gòu)件的成形方法，具體采用AZ80鎂合金坯料對(duì)構(gòu)件進(jìn)行成形，該構(gòu)件為一種外表面帶加強(qiáng)筋的回轉(zhuǎn)體構(gòu)件，外徑為78mm，內(nèi)徑為65mm，高度70mm，外表面加強(qiáng)筋寬度2.5mm，加強(qiáng)筋高度3mm，6個(gè)加強(qiáng)筋平均分布在外表面上。

(1)大比率擠壓：將AZ80均勻化鑄棒擠壓為85mm的棒材，擠壓模具加熱溫度為380℃，坯料加熱溫度為380℃，擠壓比為15，并根據(jù)體積不變?cè)磉M(jìn)行精確下料；

(2)一次精密成形：坯料加熱溫度為400℃，模具加熱溫度為400℃，成形速率10mm/s；

(3)二次精密成形：坯料加熱溫度為400℃，模具加熱溫度為400℃，成形速率10mm/s；

(4)三次精密成形：坯料加熱溫度為400℃，模具加熱溫度為400℃，成形速率10mm/s。

AZ80構(gòu)件加強(qiáng)筋充型飽滿，時(shí)效后構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度為347MPa，延伸率7.0％。

對(duì)比實(shí)施例2

一種鎂合金構(gòu)件的成形方法，具體采用AZ80鎂合金坯料對(duì)構(gòu)件進(jìn)行成形，該構(gòu)件為一種外表面帶加強(qiáng)筋的回轉(zhuǎn)體構(gòu)件，外徑為78mm，內(nèi)徑為65mm，高度70mm，外表面加強(qiáng)筋寬度2.5mm，加強(qiáng)筋高度3mm，6個(gè)加強(qiáng)筋平均分布在外表面上。

(1)大比率擠壓：將AZ80均勻化鑄棒擠壓為85mm的棒材，擠壓模具 加熱溫度為380℃，坯料加熱溫度為380℃，擠壓比為15，并根據(jù)體積不變?cè)磉M(jìn)行精確下料；

(2)一次精密成形：坯料加熱溫度為360℃，模具加熱溫度為410℃，成形速率10mm/s；

(3)二次精密成形：坯料加熱溫度為380℃，模具加熱溫度為380℃，成形速率10mm/s；

(4)三次精密成形：坯料加熱溫度為400℃，模具加熱溫度為350℃，成形速率10mm/s。

AZ80構(gòu)件加強(qiáng)筋充型不飽滿，時(shí)效后構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度為360MPa，延伸率6.0％。

在本發(fā)明中，坯料加熱溫度以及模具加熱溫度的控制十分重要，如同對(duì)比實(shí)施例1、2顯示，三次成形的溫度控制不好，就容易出現(xiàn)力學(xué)性能低的情形，從而不能滿足鎂合金構(gòu)件的力學(xué)要求。