專利名稱：循環閉式模鍛制備鎂合金半固態坯料及觸變擠壓成形方法
技術領域：
本發明涉及循環閉式模鍛制備鎂合金半固態坯料，坯料重熔及觸變擠壓成形方法，屬于鎂合金半固態成形技術領域。
背景技術：
半固態金屬成形技術適合制造高質量的輕合金零件，生產效率高，能減少鑄件的凝固收縮和宏觀偏析，有效提高鑄件的致密性及力學性能。半固態成形方法主要包括流變成形、注射成形和觸變成形。半固態金屬觸變成形是ー種利用劇烈攪拌等方法制備出球狀晶的半固態金屬漿料，將該半固態金屬漿料進一歩凝固成錠坯或坯料，再將坯料重新加熱至固液兩相區后送往成形設備成形的過程。根據成形設備的種類不同，半固態金屬觸變成形分為觸變壓鑄，觸變鍛造，觸變軋制，觸變擠壓等。金屬鎂及其合金具有低密度、高比強度和高比剛度、良好的阻尼減震性和導熱性等優點，廣泛應用在航空航天、兵器、汽車、電子產品等領域。半固態成形技術能進一步提高鎂合金的力學性能，擴大其應用范圍。鎂合金半固態觸變擠壓成形エ藝為坯料制備一重熔 —擠壓。因此，半固態坯料或漿料的制備過程、重熔エ藝及擠壓エ藝對鎂合金半固態觸變擠壓成形產品的組織和性能有重要影響。

發明內容
本發明的目的在于提供ー種鎂合金半固態坯料制備及其觸變擠壓成形方法，該方法能有效提高鎂合金鑄件的力學性能。實現本發明目的的技術方案是ー種制備鎂合金半固態坯料的循環閉式模鍛模具， 包括均由耐熱、抗氧化的模具鋼制成的凸模(I)、上凹模(2)、下凹模(3)以及模膛(4)，其中鍛模設計為水平可分凹模，上凹模(2)與下凹模(3)水平地接合并形成可容納凸模(I)的通孔，通孔具有WmmXWmm的橫截面，凸模(I)、上凹模(2)、下凹模(3)以及模膛(4)所形成的模具成型空間的尺寸為H_XW_XWmm,模鍛時,在通孔中放置入尺寸為W_XW_XH_的坯料，在液壓機的帶動下使得凸模(I)通過通孔將坯料壓下，得到尺寸仍為W_XW_XHmm 的坯料，使得模鍛前坯料的尺寸與模鍛后的坯料的尺寸相同。實現本發明目的的模鍛方法包括以下步驟
①鎂鑄坯的機械加工將エ業態鎂合金鑄坯加工成與上述凹模內徑相對應的尺寸，即 WmmXWmmXHmm的方形還料；
②坯料的變形對經過步驟①機械加工的鎂合金坯料進行預熱，預熱溫度為 340-360°C，保溫30-50min;將上述模鍛模具固定在鍛壓機的工作臺上，對模具進行預熱， 將預熱好的坯料放入模鍛模具的凹模內，在液壓機的帶動下使得模鍛模具的凸模通過通孔將坯料壓下，使得在模具的成型空間內得到尺寸仍為WmmXWmmXHmm的預變形鎂合金坯料；其中，模鍛速率2mm/s，模鍛過程中用MoS2作為潤滑劑。③循環模鍛取出經步驟②變形的鎂合金坯料，將其加熱至350°C，保溫6min，進行下一次模鍛，模鍛速率2mm/s，模鍛過程中用MoS2作為潤滑劑；循環模鍛次數為2飛次；
④在循環模鍛完成后，將鎂合金坯料空冷至室溫。實現本發明目的的坯料重熔方法是從經循環閉式模鍛坯料上截取相應尺寸的試樣，將試樣加熱至半固態溫度固相線溫度以上2飛。C，保溫。觸變擠壓成形是將擠壓模具預熱到400°C，將重熔坯料置入擠壓模具中，擠壓成形，制得零件。本方法的優點是通過循環閉式模鍛制備鎂合金半固態坯料，晶粒得到顯著細化， 力學性能得到提高；能減少鑄件的凝固收縮，有效提高零件的致密性及使用性能。


圖I為本發明制備鎂合金半固態坯料的模鍛模具示意2為本發明制備鎂合金半固態坯料模鍛過程示意圖3為實施例中用本發明模鍛I次產生的晶粒細化效果4為實施例中用本發明模鍛2次產生的晶粒細化效果5為實施例中用本發明模鍛3次產生的晶粒細化效果6為實施例中用本發明模鍛4次產生的晶粒細化效果7為本發明制備AM60鎂合金半固態觸變擠壓成形的零件;
具體實施例方式本發明將通過以下實施例做進一步說明。本發明所屬實施例是AM60鎂合金。AM60鎂合金鑄棒準備
本實施例的制備鎂合金半固態坯料的循環閉式模鍛模具為水平可分凹模，包括均由耐熱、抗氧化的模具鋼制成的凸模(I)、上凹模(2)、下凹模(3)以及模膛(4)，上凹模(2)與下凹模(3)水平地接合并形成可容納凸模(I)的通孔，通孔具有W_XWmm的橫截面，凸模(I)、 上凹模(2 )、下凹模(3 )以及模膛(4)所形成的模具成型空間的尺寸為HmmX WmmX Wmm，模鍛時，在通孔中放置入尺寸為W_XW_XH_的還料，在液壓機的帶動下使得凸模(I)通過通孔將坯料壓下，得到尺寸仍為WmmXWmmXHmm的坯料，使得模鍛前坯料的尺寸與模鍛后的坯料的尺寸相同。采用上述模鍛模具制備AM60鎂合金半固態坯料首先將工業態AM60鎂合金鑄坯加工成與上述凹模內徑相對應80mmX 80mmX 160mm的方形還料。對經過機械加工的還料進行預熱至350°C，保溫40min ;將上述模鍛模具固定在鍛壓機的工作臺上，對模具進行預熱， 將預熱好的坯料放入模鍛模具的凹模內，在液壓機的帶動下使得模鍛模具的凸模通過通孔將還料壓下，得到尺寸仍為80mmX 80mmX 160mm的預變形鎂合金還料；模鍛速率2mm/s,模鍛過程中用MoS2作為潤滑劑。取出經預變形的鎂合金坯料，將其加熱至350°C，保溫6min， 進行下一次模鍛，模鍛速率2mm/s，模鍛過程中仍用MoS2作為潤滑劑；循環模鍛次數為I次、 2次、3次、4次。模鍛完成后，空冷至室溫。從經I次、2次、3次、4次循環閉式模鍛坯料上截取尺寸為f75mmX 35mm的試樣，將試樣加熱至即570°C，保溫5min。擠壓模具預熱到400°C， 將重熔坯料置入擠壓模具中，擠壓成形，制得零件。經I次、2次、3次、4次循環閉式模鍛獲得的半固態組織晶粒尺寸分別為59 u m、46 um,36u m、32 u m。多次模鍛后半固態觸變擠壓成形的AM60鎂合金零件力學性能獲得顯著提高。
權利要求
1.一種制備鎂合金半固態坯料的循環閉式模鍛模具，包括均由耐熱、抗氧化的模具鋼制成的凸模(I)、上凹模(2)、下凹模(3)以及模膛(4)，其中鍛模設計為水平可分凹模，上凹模(2)與下凹模(3)水平地接合并形成可容納凸模(I)的通孔，通孔具有WmmXWmm的橫截面，凸模(I)、上凹模(2)、下凹模(3)以及模膛(4)所形成的模具成型空間的尺寸為 HmmXffmmXffmm,模鍛時,在通孔中放置入尺寸為W_XW_XH_的還料，在液壓機的帶動下使得凸模(I)通過通孔將坯料壓下，得到尺寸為HmmXW_XW_的坯料，使得模鍛前坯料的尺寸與模鍛后的坯料的尺寸相同。
2.一種制備鎂合金半固態坯料的循環閉式模鍛方法，其特征在于所使用的模鍛模具，包括均由耐熱、抗氧化的模具鋼制成的凸模(I)、上凹模(2)、下凹模(3)以及模膛(4)， 其中鍛模設計為水平可分凹模，上凹模(2)與下凹模(3)水平地接合并形成可容納凸模(I) 的通孔，通孔具有WmmXWmm的橫截面，凸模(I)、上凹模(2)、下凹模(3)以及模膛(4)所形成的模具的成型空間尺寸為H_XW_XW_ ;所述模鍛方法具體包括以下步驟①鎂鑄坯的機械加工將工業態鎂合金鑄坯加工成與上述凹模內徑相對應的尺寸，即 WmmX WmmX Hmm的方形還料；②坯料的變形對經過步驟①機械加工的鎂合金坯料進行預熱，預熱溫度為 340-360°C，保溫30-50min;將上述模鍛模具固定在鍛壓機的工作臺上，對模具進行預熱， 將預熱好的坯料放入模鍛模具的凹模內，在液壓機的帶動下使得模鍛模具的凸模通過通孔將坯料壓下，使得在模具的成型空間內得到尺寸仍為WmmXWmmXHmm的預變形鎂合金坯料；其中，模鍛速率2mm/s，模鍛過程中用MoS2作為潤滑劑；③循環模鍛取出經步驟②變形的鎂合金坯料，將其加熱至350°C，保溫6min，進行下一次模鍛，模鍛速率2mm/s，模鍛過程中用MoS2作為潤滑劑；循環模鍛次數為2飛次；④在循環模鍛完成后，將鎂合金坯料空冷至室溫。
3.一種鎂合金半固態觸變擠壓成形方法，其特征在于包括①重熔步驟從經權利要求2循環閉式模鍛所制得的坯料上截取相應尺寸的試樣，將試樣加熱至固相線溫度以上2 5°C，保溫5 15min ；②觸變擠壓成形步驟將擠壓模具預熱到400°C，將重熔坯料置入擠壓模具中，擠壓成形，制得零件。
全文摘要
本發明公開了一種制備鎂合金半固態坯料的循環閉式模鍛方法、模具以及觸變擠壓成形工藝。其方法是借助循環閉式模鍛模具對鎂合金鑄坯進行預變形處理，反復模鍛次數為2~6次，將大變形處理后的鎂合金坯料加熱到固相線溫度以上2~5℃，保溫5~15min；重熔漿料移入擠壓模具，擠壓成形。本方法獲得預處理坯料組織均勻，細小，半固態觸變擠壓成形后的零件組織細小、圓整、均勻,機械性能獲得提高。
文檔編號B22D18/02GK102581257SQ20121005478
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月5日 優先權日2012年3月5日
發明者王艷彬, 趙祖德, 趙高瞻, 陳強, 陶健全 申請人:中國兵器工業第五九研究所