一种立式液压机用镁合金型材大变形复合挤压制备方法技术

本发明专利技术公开一种立式液压机用镁合金型材大变形复合挤压制备方法，包括①下料，②均匀化处理，③坯料和模具加热并保温，④涂抹润滑剂，将坯料放入正挤压型腔，⑤正向挤压坯料，坯料经定径带挤入储料型腔，⑥坯料继续受压流动，直至接触到储料型腔的底部时，坯料发生径向流动，并逐渐将储料型腔内空间全部充满，该过程中坯料发生镦粗变形，⑦受凸模的下压作用，坯料金属开始向与储料型腔两侧相通的径向型腔挤压口流动，发生侧向挤压变形，当凸模行程结束时，侧向挤压过程也结束，⑧脱模。本案实现正向挤压‑镦粗‑侧向挤压大塑性变形一次成形，提高应变量，丰富应力应变状态、改善组织和弱化织构强度，有效的减少了生产工序，适应我国市场经济前景。

【技术实现步骤摘要】
一种立式液压机用镁合金型材大变形复合挤压制备方法
本专利技术属于金属材料塑性加工及成形
，尤其是一种立式液压机用镁合金型材大变形复合挤压制备方法。
技术介绍
镁合金是工程应用中最轻的结构材料，具有高的比强度、比刚度，但镁合金的室温滑移系少，高温力学性能较差，限制了其在工程领域更广泛的应用。通过对镁合金进行塑性变形(如挤压、镦粗、轧制等)，可以细化组织晶粒，显著提高室温和高温力学性能。镁合金型材应用广泛、需求量大，目前针对镁合金型材成形采用的主要方法是正向挤压。正向挤压中型材流出方向与挤压轴相同，具有操作简便、生产灵活性大、挤压件截面跨度大等优点，但其也具有缺点，一方面，在挤压过程中型材所受到的摩擦阻力较大，金属流动不均匀，造成挤压件头尾、内外组织性能差异大，并且单纯依靠正向挤压制得的镁合金型材由于受到的塑性变形力较小，应力应变模式单一，导致晶粒粗大、综合力学性能较差；另一方面在现有的镁合金型材生产中，轴向尺寸较大的型材往往都是通过利用卧式液压机来实现的，而在我国立式液压机的占有量却远远超过卧式液压机，所以我国实际生产情况大部分还是以立式液压机为主，为了适应我国的实际生产情况，并在此基础上，重点强化镁合金的力学性能，本申请人特提出了应用于立式液压机的高强韧镁合金型材大变形复合挤压制备技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种立式液压机用镁合金型材大变形复合挤压制备方法,有效地将正挤压、镦粗以及侧挤压三种塑性变形工艺结合起来，金属流动更均匀，提高应变量，丰富应力应变状态，制备出晶粒细化、织构弱化具有高强韧性的镁合金型材。为达成上述目的，本专利技术的解决方案为：一种立式液压机用镁合金型材大变形复合挤压制备方法，包括以下步骤：(1)圆柱体镁合金棒料下料；(2)对圆柱体镁合金棒料进行均匀化处理，形成圆柱体坯料；(3)将圆柱体坯料加热到成形温度并保温，并将复合挤压制备模具整体预热等于圆柱体坯料温度并保温；所述复合挤压制备模具包括与立式液压机的上工作台连接的上模具组件、与立式液压机的下工作台连接的下模具组件、凸模和分体凹模，所述凸模固定在上模具组件上，所述分体凹模固定在下模具组件上，凸模同轴位于分体凹模的上方；所述分体凹模包括上凹模和下凹模，所述上凹模固定在下凹模的上方，并与下凹模形成相通的储料型腔和径向型腔，储料型腔垂直于径向型腔，径向型腔在靠近储料型腔两侧的位置设有侧向挤压定径带，所述上凹模设有供坯料置入的正挤压型腔，正挤压型腔底部出口设有正向挤压定径带，正挤压型腔通过正向挤压定径带与储料型腔连通，所述正挤压型腔的径向尺寸大于储料型腔的径向尺寸，所述储料型腔的径向尺寸大于径向型腔的径向尺寸；(4)将预热保温后的模具安装在立式液压机上，并将水基石墨润滑剂均匀的涂抹在凸模、正挤压型腔、正向挤压定径带、储料型腔以及侧向挤压定径带的表面，再将经过了均匀化热处理的圆柱体坯料放入正挤压型腔内；(5)立式液压机带动凸模向下运动，凸模接触圆柱体坯料并开始正向挤压坯料，当坯料向下碰撞正向挤压定径带后，坯料沿定径带的内收面开始向储料型腔移动，坯料进行正向挤压变形，在正向挤压变形后坯料在凸模带动下继续向下运动；(6)当坯料接触到储料型腔的底部时，坯料不断受挤并产生径向流动，逐渐将储料型腔内空余的空间全部充满，该过程中坯料下部在进行镦粗变形时，坯料上部仍在进行正向挤压变形；(7)坯料将储料型腔内空间全部充满后，受凸模的下压作用，坯料金属开始向与储料型腔两侧相通的径向型腔流动，此时坯料经过侧向挤压定径带发生变形，当凸模行程结束时，侧向挤压过程也相继结束；(8)立式液压机先带动凸模向上回程，然后拆卸上凹模、下凹模，即打开分体凹模，后将镁合金型材成形件取出，完成脱模。采用上述方案后，本专利技术的增益效果在于：1、本专利技术将正向挤压、镦粗变形和侧向挤压这三种镁合金塑性变形方式结合起来，正挤压型腔的坯料碰撞于定径带，该部分的金属流动速度加快，塑性变形量加大，而后，由于所述储料型腔的径向尺寸大于中间型腔的径向尺寸，所以坯料又在镦粗变形充满整个储料型腔，坯料所受到的塑性变形继续累加，再然后径向挤压使得坯料根部金属获得巨大拉伸变形，塑性变形又不断累加，最终得到了正向挤压-镦粗-侧向挤压大塑性变形一次成形制备高强韧镁合金型材，所制备的镁合金型材具有塑性变形量大、应力应变模式丰富、晶粒细小、组织均匀以及力学性能高等优点。并且，本专利技术通过将上述三种不同类型的变形方式在一次成形过程中实现，有效的减少了生产工序，降低了生产成本，节约了生产周期，增大了材料利用率。2、本专利技术通过利用立式液压机制备具有较大轴向尺寸的高性能镁合金型材，能够显著提高立式液压机的使用范围，大幅度提高立式液压机的利用率，适应我国的行业情况，因此具有广阔的市场前景以及巨大的经济效益。3、本专利技术可以根据调节正挤压应变、镦粗应变、侧向挤压应变，从而更为灵活的控制组织，比如侧向挤压行程的挤压织构较强时，就可增大镦粗应变以达到变形需求，变形组织更容易去控制。附图说明图1为本专利技术所提供的一实施例结构示意图；图2为本专利技术所提供的一实施例正向挤压工作状态示意图；图3为本专利技术所提供的一实施例镦粗变形工作状态示意图；图4为本专利技术所提供的一实施例侧向挤压工作状态示意图；图5为本专利技术所提供的一实施例分体凹模的俯视示意图；图6为坯料镦粗变形金属变形流动情况状态示意图；图7为坯料侧向挤压金属变形流动情况状态示意图。标号说明：1—上模板；2—上垫板；3—上模座；4—凸模；5—上凹模；6—下凹模；7—下垫板；8—下模板；9—正挤压型腔；10—正向挤压定径带；11—侧向挤压定径带；12—储料型腔；13—径向型腔；14—内收面；15—安装孔；16—坯料。具体实施方式以下结合附图及具体实施例对本专利技术做详细的说明。本专利技术涉及一种立式液压机用镁合金型材大变形复合挤压制备模具，包括与立式液压机的上工作台连接的上模具组件、与立式液压机的下工作台连接的下模具组件、凸模4和分体凹模，凸模4同轴位于分体凹模的上方。所述分体凹模包括上凹模5和下凹模6，所述上模具组件包括与液压机的上工作台连接的上模板1、与上模板1相接的上垫板2、与所述上垫板2相接的上模座3，所述上模座3的中部开设安装孔15，供凸模4安装，使得所述凸模4固定在上模具组件上；所述下模具组件包括与液压机的下工作台连接的下模板8、下垫板7，所述下模板8、下垫板7和下凹模6从下至上固定在一起，使得所述分体凹模固定在下模具组件上。所述上凹模5固定在下凹模6的上方，并与下凹模6形成相通的储料型腔12和径向型腔13，储料型腔12垂直于径向型腔13，径向型腔13在靠近储料型腔12两侧的位置设有侧向挤压定径带11，所述上凹模5设有供坯料16置入的正挤压型腔9，正挤压型腔9底部出口设有正向挤压定径带10，正向挤压定径带10向内渐收，正挤压型腔9通过正向挤压定径带10与储料型腔12连通，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种立式液压机用镁合金型材大变形复合挤压制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)圆柱体镁合金棒料下料；/n(2)对圆柱体镁合金棒料进行均匀化处理，形成圆柱体坯料；/n(3)将圆柱体坯料加热到成形温度并保温，并将复合挤压制备模具整体预热等于圆柱体坯料温度并保温；所述复合挤压制备模具包括与立式液压机的上工作台连接的上模具组件、与立式液压机的下工作台连接的下模具组件、凸模和分体凹模，所述凸模固定在上模具组件上，所述分体凹模固定在下模具组件上，凸模同轴位于分体凹模的上方；/n所述分体凹模包括上凹模和下凹模，所述上凹模固定在下凹模的上方，并与下凹模形成相通的储料型腔和径向型腔，储料型腔垂直于径向型腔，径向型腔在靠近储料型腔两侧的位置设有侧向挤压定径带，所述上凹模设有供坯料置入的正挤压型腔，正挤压型腔底部出口设有正向挤压定径带，正挤压型腔通过正向挤压定径带与储料型腔连通，所述正挤压型腔的径向尺寸大于储料型腔的径向尺寸，所述储料型腔的径向尺寸大于径向型腔的径向尺寸；/n(4)将预热保温后的模具安装在立式液压机上，并将水基石墨润滑剂均匀的涂抹在凸模、正挤压型腔、正向挤压定径带、储料型腔以及侧向挤压定径带的表面，再将经过了均匀化热处理的圆柱体坯料放入正挤压型腔内；/n(5)立式液压机带动凸模向下运动，凸模接触圆柱体坯料并开始正向挤压坯料，当坯料向下碰撞正向挤压定径带后，坯料沿定径带的内收面开始向储料型腔移动，坯料进行正向挤压变形，在正向挤压变形后坯料在凸模带动下继续向下运动；/n(6)当坯料接触到储料型腔的底部时，坯料不断受挤并产生径向流动，逐渐将储料型腔内空余的空间全部充满，该过程中坯料下部在进行镦粗变形时，坯料上部仍在进行正向挤压变形；/n(7)坯料将储料型腔内空间全部充满后，受凸模的下压作用，坯料金属开始向与储料型腔两侧相通的径向型腔流动，此时坯料经过侧向挤压定径带发生变形，当凸模行程结束时，侧向挤压过程也相继结束；/n(8)立式液压机先带动凸模向上回程，然后拆卸上凹模、下凹模，即打开分体凹模，后将镁合金型材成形件取出，完成脱模。/n...

【技术特征摘要】
1.一种立式液压机用镁合金型材大变形复合挤压制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)圆柱体镁合金棒料下料；
(2)对圆柱体镁合金棒料进行均匀化处理，形成圆柱体坯料；
(3)将圆柱体坯料加热到成形温度并保温，并将复合挤压制备模具整体预热等于圆柱体坯料温度并保温；所述复合挤压制备模具包括与立式液压机的上工作台连接的上模具组件、与立式液压机的下工作台连接的下模具组件、凸模和分体凹模，所述凸模固定在上模具组件上，所述分体凹模固定在下模具组件上，凸模同轴位于分体凹模的上方；
所述分体凹模包括上凹模和下凹模，所述上凹模固定在下凹模的上方，并与下凹模形成相通的储料型腔和径向型腔，储料型腔垂直于径向型腔，径向型腔在靠近储料型腔两侧的位置设有侧向挤压定径带，所述上凹模设有供坯料置入的正挤压型腔，正挤压型腔底部出口设有正向挤压定径带，正挤压型腔通过正向挤压定径带与储料型腔连通，所述正挤压型腔的径向尺寸大于储料型腔的径向尺寸，所述储料型腔的径向尺寸大于径向型腔的径向尺寸；

【专利技术属性】
技术研发人员：孟模，张治民，车鑫，高植，张宝红，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西;14