專利名稱：鑄造鎂合金的等徑道角擠壓加工裝置及其加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能提高鑄造鎂合金力學(xué)性能的加工裝置及其加工方法。
背景技術(shù)：
鑄造鎂合金制造成本低，通常制造成本只有變形鎂合金的1/10左右，有很好的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，但是鑄造鎂合金的晶粒尺寸粗大、力學(xué)性能低，一般晶粒尺寸為200μm左右，力學(xué)性能中抗拉強(qiáng)度在150MPa以下，延伸率小于2％，因此，鑄造鎂合金通常只能用作一些力學(xué)性能要求較低的場(chǎng)合。要想使鑄造鎂合金能應(yīng)用在力學(xué)性能要求高的零部件上，就必須要提高鑄造鎂合金的力學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決鑄造鎂合金無法應(yīng)用于力學(xué)性能要求高的零部件上的問題，從而提供了一種鑄造鎂合金的等徑道角擠壓加工裝置及其加工方法。本發(fā)明的等徑道角擠壓加工裝置，它包括上模板1、下模板4和墊板9，墊板9固定在上模板1的下表面上，它還包括上模板固定套2、凸模8、壓板7、凹模套3和凹模5，凸模8的上端嵌在上模板固定套2內(nèi)，凸模8與上模板固定套2的上表面與墊板9的下表面固定連接，壓板7的中央開有一個(gè)孔7-1，壓板7固定在凹模套3的上表面上，凹模套3的下表面與下模板4的上表面固定連接，凹模5與凹模套3間隙配合，凹模5內(nèi)開有第一直道5-2、第二直道5-3和彎道5-4，凹模5內(nèi)第一直道5-2通過彎道5-4與第二直道5-3相連通，并且第一直道5-2與第二直道5-3之間呈90度角，凹模套3的側(cè)面開有一個(gè)通孔3-1，凹模套3的側(cè)面通孔3-1與凹模5內(nèi)第二直道5-3相連通。本發(fā)明的等徑道角擠壓加工方法的步驟是一、坯料加工將鑄造鎂合金鑄坯經(jīng)過簡單機(jī)械加工，從而形成多塊圓柱體坯料6；二、模具加工將上述加工完成的每塊圓柱體坯料6逐個(gè)放入到等徑道角擠壓加工裝置中進(jìn)行擠壓，每塊圓柱體坯料6進(jìn)行至少八道次擠壓過程，所述每塊圓柱體坯料6在進(jìn)行下一道次擠壓過程前，每塊圓柱體坯料6都以中心軸為轉(zhuǎn)軸沿順時(shí)針或逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)90度角后，再放入到等徑道角擠壓加工裝置中進(jìn)行擠壓，并且所述每塊圓柱體坯料6始終按同一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明的等徑道角擠壓加工方法是一種不改變坯料截面形狀、經(jīng)過多次擠壓可以獲得變形量的細(xì)化晶粒和提高被擠壓材料力學(xué)性能的方法，用它可以對(duì)低成本的鑄造鎂合金進(jìn)行晶粒細(xì)化和提高其力學(xué)性能，并且具有不改變鎂合金坯料截面形狀的優(yōu)點(diǎn)。低成本的鑄造鎂合金經(jīng)過本發(fā)明的等徑道角擠壓加工裝置擠壓八道次以上后晶粒細(xì)化到20μm以下，力學(xué)性能中抗拉強(qiáng)度提高到350MPa以上，力學(xué)性能中延伸率提高到10％以上，可以直接應(yīng)用于力學(xué)性能要求高的零部件上。本發(fā)明的等徑道角擠壓加工裝置所需設(shè)備噸位低、結(jié)構(gòu)簡單、易操作。經(jīng)過本發(fā)明處理后的鑄造鎂合金的制造成本只提高為原來制造成本的2-3倍，也就是說加工后的鑄造鎂合金的制造成本只占變形鎂合金制造成本的1/5～3/10，可見，本發(fā)明為低成本鎂合金在汽車、航空、航天、電子及武器裝備領(lǐng)域進(jìn)一步的應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是具體實(shí)施方式
一中裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是圖2的A-A向剖示圖，圖4是圖3中的半凹模5-1的B向視圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖2、圖3和圖4說明本具體實(shí)施方式
，本具體實(shí)施方式
的加工裝置由上模板1、下模板4、墊板9、上模板固定套2、凸模8、壓板7、凹模套3和凹模5組成，墊板9固定在上模板1的下表面上，凸模8的上端嵌在上模板固定套2內(nèi)，凸模8與上模板固定套2的上表面與墊板9的下表面固定連接，壓板7的中央開有一個(gè)孔7-1，壓板7固定在凹模套3的上表面上，凹模套3的下表面與下模板4的上表面固定連接，凹模5與凹模套3間隙配合，凹模5內(nèi)開有第一直道5-2、第二直道5-3和彎道5-4，凹模5內(nèi)第一直道5-2通過彎道5-4與第二直道5-3相連通，并且第一直道5-2與第二直道5-3之間呈90度角，凹模套3的側(cè)面開有一個(gè)通孔3-1，凹模套3的側(cè)面通孔3-1與凹模5內(nèi)第二直道5-3相連通。采用本具體實(shí)施方式
時(shí)，凸模8的下端給圓柱體坯料6施加擠壓力，凹模5的彎道5-4給圓柱體坯料6施加剪切力。
具體實(shí)施方式
二結(jié)合圖2說明本具體實(shí)施方式
，本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是它的凸模8下端的直徑小于壓板7中央的孔7-1的直徑，凹模5的第二直道5-3的直徑D1小于凹模套3的側(cè)面通孔3-1的直徑D2。其他組成與連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。凸模8下行時(shí)通過壓板7中央的通孔7-1進(jìn)入到凹模5的第一直道5-2中；凹模套3的側(cè)面通孔3-1的直徑D2大于第二直道5-3的直徑D1時(shí)，便于圓柱體坯料6從凹模5中被頂出。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖2說明本具體實(shí)施方式
，本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是它的凸模8的上端面的外圓面上開有凸臺(tái)肩，上模板固定套2的內(nèi)圓面上開有一個(gè)凹臺(tái)肩，凸模8的上端面的外圓面與上模板固定套2的內(nèi)圓面通過臺(tái)肩固定連接。其他組成與連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。采用本具體實(shí)施方式
時(shí)，便于凸模8的固定以及凸模8的安裝與拆卸。
具體實(shí)施方式
四結(jié)合圖2、圖3和圖4說明本具體實(shí)施方式
，本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是它的凹模5由兩個(gè)半凹模5-1構(gòu)成，凹模5的每個(gè)半模5-1的軸向斷面開有等直徑的第一半圓柱面直道5-1-1、第二半圓柱面直道5-1-2和半圓柱面彎道5-1-3，半凹模5-1內(nèi)第一半圓柱面直道5-1-1通過半圓柱面彎道5-1-3與第二半圓柱面直道5-1-2相連通，并且第一半圓柱面直道5-1-1與第二半圓柱面直道5-1-2之間呈90度角，兩個(gè)半模5-1的軸向斷面對(duì)接，并且兩個(gè)半模5-1的第一半圓柱面直道5-1-1和第二半圓柱面直道5-1-2的中心軸線各自重合，兩個(gè)半模5-1的第一半圓柱面直道5-1-1對(duì)接構(gòu)成凹模5的第一直道5-2，兩個(gè)半模5-1的第二半圓柱面直道5-1-2對(duì)接構(gòu)成凹模5的第二直道5-3，兩個(gè)半模5-1的半圓柱面彎道5-1-3對(duì)接構(gòu)成凹模5的彎道5-4，兩個(gè)半模5-1的軸向斷面對(duì)接構(gòu)成的凹模5的外表面和凹模套3的內(nèi)表面是倒圓錐面。其他組成與連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。采用本具體實(shí)施方式
時(shí)，凹模5方便拆卸和安裝。
具體實(shí)施方式
五結(jié)合圖1說明本具體實(shí)施方式
，本具體實(shí)施方式
的等徑道角擠壓加工方法的步驟是一、坯料加工將鑄造鎂合金鑄坯經(jīng)過簡單機(jī)械加工，從而形成多塊圓柱體坯料6；二、模具加工將上述加工完成的每塊圓柱體坯料6逐個(gè)放入到等徑道角擠壓加工裝置中進(jìn)行擠壓，每塊圓柱體坯料6進(jìn)行至少八道次擠壓過程，所述每塊圓柱體坯料6在進(jìn)行下一道次擠壓過程前，每塊圓柱體坯料6都以中心軸為轉(zhuǎn)軸沿順時(shí)針或逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)90度角后，再放入到等徑道角擠壓加工裝置中進(jìn)行擠壓，并且所述每塊圓柱體坯料6始終按同一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。如圖1所示，一塊圓柱體坯料6正處于被擠壓過程，這塊圓柱體坯料6在本發(fā)明的等徑道角擠壓加工裝置中即受擠壓作用，也受剪切作用。經(jīng)過本發(fā)明的等徑道角擠壓加工方法處理后的鎂合金可用作機(jī)械加工制件、鍛造或擠壓成型制件、制備鎂合金半固態(tài)坯料。
具體實(shí)施方式
六結(jié)合圖1說明本具體實(shí)施方式
，本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
五的不同點(diǎn)是它的步驟一中所述圓柱體坯料6的直徑為40～150mm，所述圓柱體坯料6的長度為80～400mm。其他步驟與具體實(shí)施方式
五相同。
具體實(shí)施方式
七結(jié)合圖1和圖2說明本具體實(shí)施方式
，本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
五的不同點(diǎn)是它的步驟二中每塊圓柱體坯料6進(jìn)行的一道次擠壓過程的步驟為(I)、使等徑道角擠壓加工裝置的凸模8對(duì)處于凹模5的第一直道5-2內(nèi)的所述圓柱體坯料6進(jìn)行擠壓；(II)、當(dāng)凹模5的第一直道5-2內(nèi)的圓柱體坯料6的上表面與第一直道5-2和第二直道5-3的交角處的距離h為9～11mm時(shí)，再從坯料加工完成的圓柱體坯料中選出另一塊圓柱體坯料6放入到等徑道角擠壓加工裝置中進(jìn)行擠壓；(III)、重復(fù)進(jìn)行上述步驟(II)，直到將步驟(I)中的所述圓柱體坯料6頂出凹模5為止。其他步驟與具體實(shí)施方式
五相同。當(dāng)凹模5的第一直道5-2內(nèi)的圓柱體坯料6的上表面與第一直道5-2和第二直道5-3的交角處的距離h為9～11mm時(shí)，凸模8上行，避免損壞本發(fā)明的鑄造鎂合金的等徑道角擠壓加工裝置。
具體實(shí)施方式
八結(jié)合圖1和圖2說明本具體實(shí)施方式
，本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
七的不同點(diǎn)是每塊圓柱體坯料6進(jìn)行的一道次擠壓過程的步驟(II)中凹模5的第一直道5-2內(nèi)的圓柱體坯料6的上表面與第一直道5-2和第二直道5-3的交角處的距離h為10mm。其他步驟與具體實(shí)施方式
七相同。
權(quán)利要求
1.鑄造鎂合金的等徑道角擠壓加工裝置，它包括上模板(1)、下模板(4)和墊板(9)，墊板(9)固定在上模板(1)的下表面上，其特征在于它還包括上模板固定套(2)、凸模(8)、壓板(7)、凹模套(3)和凹模(5)，凸模(8)的上端嵌在上模板固定套(2)內(nèi)，凸模(8)與上模板固定套(2)的上表面與墊板(9)的下表面固定連接，壓板(7)的中央開有一個(gè)孔(7-1)，壓板(7)固定在凹模套(3)的上表面上，凹模套(3)的下表面與下模板(4)的上表面固定連接，凹模(5)與凹模套(3)間隙配合，凹模(5)內(nèi)開有第一直道(5-2)、第二直道(5-3)和彎道(5-4)，凹模(5)內(nèi)第一直道(5-2)通過彎道(5-4)與第二直道(5-3)相連通，并且第一直道(5-2)與第二直道(5-3)之間呈90度角，凹模套(3)的側(cè)面開有一個(gè)通孔(3-1)，凹模套(3)的側(cè)面通孔(3-1)與凹模(5)內(nèi)第二直道(5-3)相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造鎂合金的等徑道角擠壓加工裝置，其特征在于它的凸模(8)下端的直徑小于壓板(7)中央的孔(7-1)的直徑，凹模(5)的第二直道(5-3)的直徑(D1)小于凹模套(3)的側(cè)面通孔(3-1)的直徑(D2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造鎂合金的等徑道角擠壓加工裝置，其特征在于它的凸模(8)的上端面的外圓面上開有凸臺(tái)肩，上模板固定套(2)的內(nèi)圓面上開有一個(gè)凹臺(tái)肩，凸模(8)的上端面的外圓面與上模板固定套(2)的內(nèi)圓面通過臺(tái)肩固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造鎂合金的等徑道角擠壓加工裝置，其特征在于它的凹模(5)由兩個(gè)半凹模(5-1)構(gòu)成，凹模(5)的每個(gè)半模(5-1)的軸向斷面開有等直徑的第一半圓柱面直道(5-1-1)、第二半圓柱面直道(5-1-2)和半圓柱面彎道(5-1-3)，半凹模(5-1)內(nèi)第一半圓柱面直道(5-1-1)通過半圓柱面彎道(5-1-3)與第二半圓柱面直道(5-1-2)相連通，并且第一半圓柱面直道(5-1-1)與第二半圓柱面直道(5-1-2)之間呈90度角，兩個(gè)半模(5-1)的軸向斷面對(duì)接，并且兩個(gè)半模(5-1)的第一半圓柱面直道(5-1-1)和第二半圓柱面直道(5-1-2)的中心軸線各自重合，兩個(gè)半模(5-1)的第一半圓柱面直道(5-1-1)對(duì)接構(gòu)成凹模(5)的第一直道(5-2)，兩個(gè)半模(5-1)的第二半圓柱面直道(5-1-2)對(duì)接構(gòu)成凹模(5)的第二直道(5-3)，兩個(gè)半模(5-1)的半圓柱面彎道(5-1-3)對(duì)接構(gòu)成凹模(5)的彎道(5-4)，兩個(gè)半模(5-1)的軸向斷面對(duì)接構(gòu)成的凹模(5)的外表面和凹模套(3)的內(nèi)表面是倒圓錐面。
5.鑄造鎂合金的等徑道角擠壓加工方法，其特征在于它的步驟是一、坯料加工將鑄造鎂合金鑄坯經(jīng)過簡單機(jī)械加工，從而形成多塊圓柱體坯料(6)；二、模具加工將上述加工完成的每塊圓柱體坯料(6)逐個(gè)放入到等徑道角擠壓加工裝置中進(jìn)行擠壓，每塊圓柱體坯料(6)進(jìn)行至少八道次擠壓過程，所述每塊圓柱體坯料(6)在進(jìn)行下一道次擠壓過程前，每塊圓柱體坯料(6)都以中心軸為轉(zhuǎn)軸沿順時(shí)針或逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)90度角后，再放入到等徑道角擠壓加工裝置中進(jìn)行擠壓，并且所述每塊圓柱體坯料(6)始終按同一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鑄造鎂合金的等徑道角擠壓加工方法，其特征在于它的步驟一中所述圓柱體坯料(6)的直徑為40～150mm，所述圓柱體坯料(6)的長度為80～400mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鑄造鎂合金的等徑道角擠壓加工方法，其特征在于它的步驟二中每塊圓柱體坯料(6)進(jìn)行的一道次擠壓過程的步驟為(I)、使等徑道角擠壓加工裝置的凸模(8)對(duì)處于凹模(5)的第一直道(5-2)內(nèi)的所述圓柱體坯料(6)進(jìn)行擠壓；(II)、當(dāng)凹模(5)的第一直道(5-2)內(nèi)的圓柱體坯料(6)的上表面與第一直道(5-2)和第二直道(5-3)的交角處的距離(h)為9～11mm時(shí)，再從坯料加工完成的圓柱體坯料中選出另一塊圓柱體坯料(6)放入到等徑道角擠壓加工裝置中進(jìn)行擠壓；(III)、重復(fù)進(jìn)行上述步驟(II)，直到將步驟(I)中的所述圓柱體坯料(6)頂出凹模(5)為止。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鑄造鎂合金的等徑道角擠壓加工方法，其特征在于每塊圓柱體坯料(6)進(jìn)行的一道次擠壓過程的步驟(II)中凹模(5)的第一直道(5-2)內(nèi)的圓柱體坯料(6)的上表面與第一直道(5-2)和第二直道(5-3)的交角處的距離(h)為10mm。
全文摘要
鑄造鎂合金的等徑道角擠壓加工裝置及其加工方法，它涉及一種能提高鑄造鎂合金力學(xué)性能的加工裝置及其加工方法，它是為了解決鑄造鎂合金無法應(yīng)用于力學(xué)性能要求高的零部件上的問題。本發(fā)明的等徑道角擠壓加工裝置的凹模5與凹模套3間隙配合，5內(nèi)5－2通過5－4與5－3相連通，并且5－2與5－3之間呈90度角，3的側(cè)面開有一個(gè)通孔3－1，3－1與5內(nèi)5－3相連通。本發(fā)明的等徑道角擠壓加工方法是1.坯料加工；2.模具加工。低成本的鑄造鎂合金經(jīng)過等徑道角擠壓工藝的加工裝置擠壓八道次以上后晶粒細(xì)化到20μm以下，抗拉強(qiáng)度提高到350MPa以上，延伸率提高到10％以上，可以直接應(yīng)用于力學(xué)性能要求高的零部件上。
文檔編號(hào)B22D21/04GK1712155SQ20051001022
公開日2005年12月28日 申請(qǐng)日期2005年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月27日
發(fā)明者羅守靖, 姜巨福, 王迎 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)