專利名稱：鎂合金型材擠壓—彎曲一體化成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種塑性加工技術(shù)領(lǐng)域的成形方法，具體是一種鎂合金型材擠壓 一彎曲一體化成形方法。
背景技術(shù)：
鎂合金作為迄今為止最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，正逐漸應(yīng)用于機械、汽車、電子 和航空航天等領(lǐng)域，顯示了極大的應(yīng)用前景。目前實際使用的鎂合金零部件主要 以壓鑄件為主，由于鑄造工藝固有的缺點，使其不能滿足多種場合下的強度與尺 寸要求，變形鎂合金由于具有組織致密、尺寸靈活、綜合力學(xué)性能優(yōu)良等諸多優(yōu) 點，可以滿足多種結(jié)構(gòu)件的使用要求，因此發(fā)展變形鎂合金及其加工技術(shù)具有重 要的意義。常用的鎂合金變形加工工藝有擠壓、鍛造、軋制等初步成形方法及隨 后的彎曲、沖壓、液壓脹形等二次加工方法，擠壓是金屬坯料在三向壓應(yīng)力狀態(tài) 下變形，可充分發(fā)揮金屬坯料的塑性，對于塑性變形能力較差的鎂合金，擠壓加 工比軋制與鍛造要容易得多。另外，擠壓加工可以細(xì)化晶粒、通過保留擠壓纖維 織構(gòu)可提高強度、可獲得優(yōu)良的表面質(zhì)量以及穩(wěn)定的尺寸精度。因此，擠壓成形 是制作變形鎂合金的主要途徑之一，由于鎂合金在低溫下塑性變形能力差，其擠 壓加工通常需要在高溫下進(jìn)行，鎂合金的熱擠壓型材組織致密、表面質(zhì)量好，制 件尺寸精度高、斷面形狀多樣化，綜合力學(xué)性能優(yōu)異，所以鎂合金的擠壓型材應(yīng) 用于多種結(jié)構(gòu)件都具有獨特的優(yōu)勢。大多數(shù)型材在使用前都必須根據(jù)實際需要進(jìn) 行彎曲加工等二次成形，由于鎂合金的室溫塑性很差，因此不能按照傳統(tǒng)材料的 彎曲工藝進(jìn)行冷彎成形。研究表明，鎂合金的塑性變形能力在溫度升高時可以得 到顯著的改善，認(rèn)為其型材的彎曲加工必須在加熱態(tài)下進(jìn)行，由此帶來的問題是 生產(chǎn)效率低下，且能源浪費十分嚴(yán)重。如果能夠利用型材擠壓的余熱進(jìn)行連續(xù)的 彎曲加工就會在提高生產(chǎn)效率的同時節(jié)約大量的能源。因此，研究開發(fā)一種能在 一次加熱的情況下，實現(xiàn)擠壓與彎曲連續(xù)成形的新型工藝及設(shè)備就成為鎂合金擠壓型材廣泛應(yīng)用的迫切要求與發(fā)展趨勢。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，一種用于制作汽車車架彎曲件的工藝及設(shè)備 申請的歐洲發(fā)明專利(專利申請?zhí)朎P0706843B1， Method and device for the production of curved workpieces，名稱彎曲件的制作方法及設(shè)備)，該方法 是擠出的型材直接受具有一定運動軌跡的導(dǎo)引輪作用，型材的前端隨導(dǎo)引輪一起 運動，型材末端在擠壓模具出料口邊緣的約束下，形成彎曲件，由于彎曲變形主 要發(fā)生在擠壓模具的出口處，因此模具的磨損十分嚴(yán)重，另外，由于彎曲變形時 應(yīng)變速率大，對于薄壁空腔類的型材，很難保證彎曲件截面的形狀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了 一種鎂合金型材擠壓 一 彎曲一體化成形 方法，該方法生產(chǎn)效率高，節(jié)約能源，在一次加熱的條件下可實現(xiàn)擠壓與彎曲同 時進(jìn)行，適用于各種鎂合金型材的擠壓 一 彎曲 一體化連續(xù)成形。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明在傳統(tǒng)臥式擠壓機的出料口附近 布置一套三輪輥彎裝置，鎂合金錠坯經(jīng)過熱擠壓形成型材，型材在冷卻之前直接 進(jìn)入三輪輥彎裝置，由同一平面內(nèi)的三個輥輪對型材施加彎矩，實現(xiàn)彎曲成形， 控制輥輪的運動及位置便可以得到所需彎曲角度與彎曲半徑。
本發(fā)明具體包括以下步驟
(1) 在臥式擠壓機的出料口附近加裝三個帶有凹槽的輥輪，凹槽的形狀與 擠出型材的外形匹配，三個輥輪由一套液壓驅(qū)動機構(gòu)控帝IJ，除可以做自由轉(zhuǎn)動夕卜， 其中的兩個輥輪可以進(jìn)行平面內(nèi)的兩向進(jìn)給運動。
(2) 對擠壓用的鎂合金錠坯和模具進(jìn)行預(yù)熱，在擠壓機上進(jìn)行常規(guī)擠壓操 作，調(diào)整擠壓機出料口處的輥輪位置，使擠出的型材能順利進(jìn)入三個輥輪的凹槽 中。
擠壓機的模具和鎂合金擠壓坯料必須在擠壓前進(jìn)行加熱，對于連續(xù)生產(chǎn)，模 具只需要在初裝前進(jìn)行一次加熱，擠壓速度在滿足擠壓成形的前提下應(yīng)使出料口 型材的溫度滿足彎曲變形的需要。
(3) 通過液壓驅(qū)動機構(gòu)控制三個輥輪中遠(yuǎn)離出料口的兩個輥輪進(jìn)行平面進(jìn) 給運動，由三人輥輪之間的相互間距調(diào)整型材的彎曲角度及彎曲半徑。 本發(fā)明的擠壓溫度范圍為30(TC 400。C，擠壓速度范圍為10 mm/s -100mm/S，型材進(jìn)入輥輪前的溫度不小于300°C，彎曲成形后的溫度不小于150 °C，彎曲半徑大于圓截面型材直徑的兩倍。
由于鎂合金的塑性加工必須在加熱條件下成形，本發(fā)明只需進(jìn)行原始錠坯的 加熱，擠壓模具僅在安裝前進(jìn)行一次預(yù)熱，擠壓出的型材在出料口附近的溫度完 全能夠滿足彎曲成形的要求，成形后的型材表面無滑傷，截面形狀變形率小，直 段與彎曲段過渡均勻，本發(fā)明可以由鎂合金鑄錠直接生產(chǎn)特定的具有多種弧度的 鎂合金型材，可以實現(xiàn)連續(xù)作業(yè)，其生產(chǎn)效率可以通過控制擠壓機的擠壓速度進(jìn) 行調(diào)整，以AZ31管材擠壓彎曲為例，最小彎曲半徑小于3倍的管外徑，管壁最 大減薄率小于10%，截面最大橢圓度小于8%。


圖1是本發(fā)明實施例的流程簡圖
其中，l.擠壓坯料，2.擠壓模具，3.擠壓型材，4.第一輥輪，5.第二輥輪， 6.第三輥輪，7.彎曲變形后的型材。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案 為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù) 范圍不限于下述的實施例。
如圖1所示，所提供的實施例的流程
(1) 固定擠壓機出料口處第一輥輪4的位置，使第一輥輪4中的凹槽能與 擠出型材的外壁貼合，調(diào)整第二輥輪5和第三輥輪6的位置，使擠出的型材能順 利從三個輥輪的中間區(qū)域穿過，其中第三輥輪6與第一輥輪4位于擠壓型材3的 一側(cè)，第二輥輪5位于擠壓型材3對應(yīng)的另一側(cè)。
(2) 把鎂合金擠壓坯料1與擠壓模具2置于電阻爐或電磁感應(yīng)爐內(nèi)升溫到 300 400°C，并進(jìn)行保溫。將經(jīng)過預(yù)熱的模具裝入擠壓機中，從保溫爐中取出擠 壓坯料l，迅速裝入擠壓機的擠壓筒中進(jìn)行擠壓加工，在保證擠出的擠壓型材3 表面光滑的前提下，調(diào)整擠壓桿的進(jìn)給速度，使出料口擠壓型材3的溫度適合彎 曲成形。
(3)當(dāng)擠出的擠壓型材3需要彎曲的區(qū)域進(jìn)入輥輪之間時，按照預(yù)先的設(shè) 定啟動輥輪進(jìn)給程序，使第二輥輪5與第三輥輪6沿垂直或平行于擠壓方向做進(jìn) 給運動，具有較高溫度的型材在三個輥輪共同施加的彎矩作用下形成具有特定曲 率的鎂合金型材，即彎曲變形后的型材7。通過調(diào)整三個輥輪4、 5、 6之間的相 對運動及位置就可以控制鎂合金型材的彎曲角度與彎曲半徑，在擠壓速度一定的 情況下，三個輥輪4、 5、 6對型材連續(xù)施加力矩的時間決定了同一弧段的長度， 三個輥輪4、 5、 6的相對位置決定了彎曲弧段的曲率半徑。 實施例1
本例采用的鎂合金牌號為AZ31，擠出的型材為直徑42醒，壁厚4mm的圓管， 三個輥輪的直徑均為150mm，厚度為50ram，其外側(cè)圓周有半徑為21mm的半圓形 凹槽，采用分流擠壓法，原始鑄錠的直徑為100mm，坯料與模具的預(yù)熱溫度為350 。C，保溫時間10分鐘，擠壓速度為50腿/s，擠壓機出料口處管材的溫度為310 'C，彎曲變形后的溫度為21(TC;成形后的管材表面無滑傷、無開裂、不起皺， 彎曲曲率半徑為200mm，最大壁厚減薄率為8%，截面最大橢圓度為7%。
實施例2
本例采用AM30鎂合金，制作寬120腿，厚6 的板材，三個輥輪的直徑為 IOO腿，厚度為130mm，輥輪的圓周外側(cè)有寬為120mra，深為2咖的矩形凹槽，采 用的原始鑄錠直徑為IOO鵬，坯料與相應(yīng)的擠壓模具在電阻爐中隨爐預(yù)熱到300 'C，保溫10分鐘，擠壓速度調(diào)整為100mm/s，擠壓機出料口處板材的溫度為340 。C，彎曲變形后的溫度為220'C;成形后板材表面光滑，彎曲外弧面無裂紋，內(nèi) 弧面不起鈹，橫截面形狀無變化，最終彎曲曲率半徑為180咖。
實施例3
本例采用AM50鎂合金，制作直徑為30mm的棒材，三個輥輪的直徑為150mm， 厚度為40mm，其外側(cè)圓周有半徑為15mm的弧形凹槽，原始鑄錠的直徑為IOO腿， 與對應(yīng)的擠壓模具一起隨爐加熱到40(TC ，保溫10分鐘，擠壓速度調(diào)整為10mm/s， 擠壓機出料口處棒材的表面溫度為35(TC，彎曲變形后的溫度為19(TC;最終成 形后的棒材表面質(zhì)量好，尺寸精度高，彎曲外側(cè)無裂紋，彎曲內(nèi)側(cè)無皺曲，截面 最大橢圓度小于2%，彎曲平均曲率半徑為150mm。
權(quán)利要求
1.一種鎂合金型材擠壓—彎曲一體化成形方法，其特征在于，在臥式擠壓機的出料口附近布置一套三輪輥彎裝置，鎂合金錠坯經(jīng)過熱擠壓形成型材，型材在冷卻之前直接進(jìn)入三輪輥彎裝置，由同一平面內(nèi)的三個輥輪對型材施加彎矩，實現(xiàn)彎曲成形，控制輥輪的運動及位置得到所需彎曲角度與彎曲半徑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金型材擠壓一彎曲一體化成形方法，其特征是，包括以下步驟(1) 在臥式擠壓機的出料口附近加裝三個帶有凹槽的輥輪，凹槽的形狀與擠出型材的外形匹配，三個輥輪由一套液壓驅(qū)動機構(gòu)控制，三個輥輪可做自由轉(zhuǎn)動，其中的兩個輥輪能進(jìn)行平面內(nèi)的兩向進(jìn)給運動；(2) 對擠壓用的鎂合金錠坯和模具進(jìn)行預(yù)熱，在擠壓機上進(jìn)行擠壓操作， 調(diào)整擠壓機出料口處的輥輪位置，使擠出的型材能順利進(jìn)入三個輥輪的凹槽中；(3) 通過液壓驅(qū)動機構(gòu)控制三個輥輪中遠(yuǎn)離出料口的兩個輥輪進(jìn)行平面進(jìn) 給運動，由三人輥輪之間的相互間距調(diào)整型材的彎曲角度及彎曲半徑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鎂合金型材擠壓一彎曲一體化成形方法，其特征 是，所述擠壓操作，其溫度范圍為30(rC 40(TC。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的鎂合金型材擠壓一彎曲一體化成形方法，其 特征是，所述擠壓操作，其速度范圍為10 mm/s -100mm/s。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金型材擠壓一彎曲一體化成形方法，其特征 是，所述型材進(jìn)入輥輪前的溫度大于或等于30(TC。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金型材擠壓一彎曲一體化成形方法，其特征 是，所述型材彎曲成形后的溫度大于或等于15(TC。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鎂合金型材擠壓一彎曲一體化成形方法，其 特征是，所述型材彎曲半徑大于圓截面型材直徑的兩倍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鎂合金型材的擠壓—彎曲一體化成形技術(shù)方法，屬于塑性加工技術(shù)領(lǐng)域。通過在原有臥式擠壓機的出料口附近布置一套三輪輥彎裝置，鎂合金錠坯經(jīng)過熱擠壓形成型材，型材在冷卻之前直接進(jìn)入輥彎機構(gòu)，由同一平面內(nèi)的三個輥輪對型材施加彎矩，實現(xiàn)彎曲成形，控制輥輪的運動及位置得到所需彎曲角度與彎曲半徑。本發(fā)明可以在只加熱原始錠坯的情況下實現(xiàn)鎂合金型材的擠壓與彎曲連續(xù)成形，生產(chǎn)效率高，成本低。
文檔編號B23P13/00GK101181771SQ20071017185
公開日2008年5月21日 申請日期2007年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月6日
發(fā)明者丁文江, 吳文云, 平 張 申請人:上海交通大學(xué)