本发明专利技术涉及合金板材数控渐进热成形方法及其专用加热装置。该方法包括加热板坯料、数控渐进成形、后续处理的步骤，还包括加热前在板坯料上涂刷润滑剂；加热过程采用电阻加热和热辐射结合调整合金板料的温度。所说的加热装置是由加热压边圈、加热下模板、隔热垫板、热电偶和电炉组成，其中电炉由耐火砖、耐火泥、电阻丝构成，电炉上方依次有隔热垫板、加热下模板和加热压边圈，电炉、加热压边圈及加热下模板上装有热电偶。这种加热装置中的热辐射减少了成形过程中成形件的温度梯度，改善了成形件的温度分布状态，使成形在近等温条件下进行，保证成形件具有良好的组织和性能指标。该成形方法具有生产成本低，工艺和装置简单的显著特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料塑性加工领域，即属于镁合金壳形件热塑性成形，该工艺可以应 用在镁合金和铝合金等难以加工材料的各种复杂形状壳形件的小批量生产。
技术介绍
镁合金具有比强度高、刚性好和综合机械性能，极佳的防震性，耐冲击、耐磨性良好， 优良的热传导性，非磁性金属抗电磁波干扰能力强，电磁屏蔽性好、加工成形性能好、成 品外观美丽质感佳、无可燃性，相对于塑料材料回收率髙，符合环保法，尺寸稳定、收縮 率小、不易因环境温度变化。可以广泛应用在航空航天、电子通讯等领域，具有广阔的应 用前景。应用最多的变形镁合金板牌号是AZ31，广泛应用于室温和稍高的温度条件下。由于镁 的密排六方晶格结构，镁合金室温塑性差，难以塑性加工。目前，国内外对AZ31变形镁合 金成形技术进行了大量的研究，主要集中在AZ31板材非等温热冲压成形技术、液胀成形、 气胀成形等方面的研究。在温拉深成形取得突破，如厚为0.6 1.0mm的AZ31镁合金薄板， 在拉深温度为150 30CTC，拉深速度5 15mm/s时，极限拉深比达到2.5以上，其缺点是必 须借助于昂贵的模具成形，大大地增加了产品的开发成本，另一方面对复杂形状件难于成 形。对于液胀成形和气胀成形来说，可生产一些形状简单(如半球状)的成形件，仍难于 形状复杂件成形，其缺点是模具成本或产品种类少。无模单点数控渐进成形方法，由于不是针对特定板壳零件采用模具一次拉深成形，可加工任意形状复杂的工件，省去了产品设计过程中因模具设计、制造、实验修改等复杂过 程所耗费的时间和资金，极大地降低了新产品开发的周期和成本，特别是对飞机、卫星等 多品种小批量的产品以及用于汽车新型样车试制、家用电器等新产品的开发，都具有巨大 的经济价值。目前，国内外已成功地在室温条件下利用渐进成形技术研制与加工出铝板的 各种形状壳体，而对于强度和硬度比较大以及塑性较差的镁合金、硬铝合金和钛合金等难 于加工的材料，还难以实现无模渐进成形。要实现和解决这一问题，必须使合金成形板料 在成形过程中得到加热，其成形性能得到改善，并适合于塑性加工。因此，基于数控渐进成形技术和专用加热装置的无模渐进热成形是解决这一问题的有 效途径之一。 借助于模具来完成的传统金属塑性加工，不能完全适应制造业多品种小批量的生产方 式。板料激光成形是一种新兴的塑性加工方法，这是一种无模具、无外力的非接触式热态 积累成形技术，具有生产周期短，柔性大，精度高等特点。并且，借助红外测温仪及形状 测量仪，可在数控激光加工机上实现全过程闭环控制，从而保证工件质量，改善工作条件。 板材激光弯曲作为一种新型无模具成形技术正日益受到板材成形加工界的密切关注，其基 本原理是利用高能激光束扫描金属板材表面时形成的非均匀温度场导致的热应力来实现 塑性变形的工艺方法。由于在成形过程中成形件产生残余应力，需要成形后整体热处理， 将导致成形件的变形。此种方法也不能完全满足板料近等温渐进成形的要求。专利CN02144943.0是一种镁合金板材加工方法及专用装置。它釆用板材冲压技术成型 镁合金壳形件，将模具预热至200 50(TC，镁合金板料加热至200 35(TC，将板料涂润滑 剂后放入模具中，控制拉延比在1.5 3范围内，拉延速度为50 80mm/min。这种方法的缺 点是针对一定壳体件形状，需要设计和加工专用模具，由于昂贵模具费用将增加开发和产 品的成本，特别是对单件或小批量生产；对形状复杂的冲压件，增加模具设计和冲压工艺 的难度，甚至难以实现。专利CN200610117578.0是镁合金板材差温拉延模具。本专利技术通过同时加热镁合金板 材的法兰部分，冷却凸模和冲压件侧壁部分，实现差温拉延工艺，提高镁合金板材温热拉 延性能。该拉延工艺特点是靠差温而成形。该方法的缺点是需要昂贵模具而增加成本。专利CN91102339.9是双层球形容器的整体胀形制造方法。该工艺方法属于液胀成形， 不需要模具和大型压力机，工序简单，成本低和残余应力小。该方法的缺点是只能制造一 些形状简单的胀形件。专利CN02115301.9是一种胀形方法及其实现该胀形方法的装置。该专利技术特点是在模 具中实现胀形，胀形后的产品不会留有难以清洗的液压油和取出时不会被模具所损伤。与 无模液胀相比，该专利技术的缺点是增加了模具费用。镁合金板坯料在室温条件下无法实现各种形状壳体件的无模渐进成形。由于变形镁合 金在100 40(TC区间发生动态再结晶、软化和良好的塑性，大大地改善了镁合金的成形性 能，为实现镁合金各种形状壳体件的无模渐进成形提供必要条件，并可解决形状复杂难成 形的镁合金薄板加工问题，同时降低研制、开发和制造成本。该方法可推广应用到强度和 硬度大以及塑性差的室温难于成形的硬铝合金等材料的壳体件制造。
技术实现思路
根据以上情况，本专利技术的目的在于提供一种适合于镁合金板料数控渐进热成形方法及其加热装置，这种方法可以保证成形工具头在运动过程中始终处于设定温度条件下，可避 免利用电阻加热通过热辐射方式使整个板坯料带来的较大温差，以影响合金的组织结构以 及性能的变化，它可以保证获得性能良好的各种形状镁合金壳体件。为了实现该目的，本专利技术者进行了反复研究，发现镁合金板料通过特定的成形条件可 避免由于室温脆性难于成形的缺点，并可通过数控渐进成形技术实施点积累成形(无模积 累成形)。我们发现，这种加热系统可解决由于使用电阻加热压边圈而出现的板料温度不 均匀问题，又解决了由于使用电炉通过热辐射加热合金板料而导致的成形开始温度和结束 温度偏差较大，特别是高温将导致合金晶粒组织严重粗大，进而影响成形件的应用性能。本专利技术所采用的技术方案是一种镁合金板料数控渐进热成形方法，包括加热板坯料、数控渐进成形、后续处理的 步骤，其特征在于还包括加热前在板坯料上涂刷润滑剂；加热过程采用电阻加热和热辐 射结合，即先通过热辐射对合金板料进行预加热，并使板料处于成形近等温条件；再利用 电阻棒通过快速加热而实施调整合金板料的温度。在上述方法中，数控渐进成形步骤的工艺条件优选以下成形工具压头的压下量为 0.1mm 0.2mm，进给速度为1200mm/min. 2000mm/min.， 一次成形极限角度不大于69° ; 成形温度不大于25(TC。在上述方法中，所选用的板坯料的厚度最好为0.6mm-1.5mm，成形极限角度最好为 42°~69° ;成形温度最好为100°C 250°C。在上述板料数控渐进热成形方法中所说的润滑剂，是本专利技术的一个重要内容，可使镁 合金板料在不大于25(TC温度下完成各种形状无模成形，并具有良好的润滑性能，大大提 高成形件表面质量。该润滑剂有以下组分组成二硫化钼(MoS2) 0%~10%，石墨粉末 0%~60%，余量为耐高温润滑酯(简称为BACC)。润滑剂中各组分的重量百分含量选择取决于成形温度。原因是BACC由高精炼基础油复合锂皂基，加上优异的极压，抗锈，抗腐蚀，抗氧 化性等添加剂精制而成。具备下列性能抗氧化性强、防锈性强、抗剪力强、抗水性强。 BACC润滑脂受热时粘度降低。在低温小于150'C时表现出良好的润滑效果；随温度的提高， BACC润滑脂的粘度降低，附着在金属表面的吸附能力下降，导致其润滑效果相应下降。 BACC的使用温度一般不超过本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种镁合金板料数控渐进热成形方法，包括加热板坯料、数控渐进成形、后续处理的步骤，其特征在于：还包括加热前在板坯料上涂刷润滑剂；加热过程采用电阻加热和热辐射结合，即先通过热辐射对合金板料进行预加热，并使板料处于成形近等温条件；再利用电阻棒通过快速加热而实施调整合金板料的温度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张青来，肖富贵，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]
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