所屬領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁鎂合金大塑性變形領(lǐng)域，特別涉及一種鋁鎂合金杯形件旋轉(zhuǎn)擠壓成形方法。

背景技術(shù)：

擠壓是塑性成形中較為推崇的一種精密成形方法。傳統(tǒng)擠壓是指用沖頭對(duì)凹模模腔中的坯料加壓，使材料發(fā)生體積轉(zhuǎn)移，從而獲得與模具型腔對(duì)應(yīng)的制件的一種壓力加工方法。擠壓時(shí)，坯料處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)下，在這樣的狀態(tài)下，材料可以充分發(fā)揮其塑性，對(duì)于塑性不太好不易加工的坯料，擠壓成形也能達(dá)到較好的成形效果。但是對(duì)于低塑性的材料而言，即使經(jīng)過擠壓成形，最終成形工件的力學(xué)性能較低，甚至由于局部變形不均，導(dǎo)致難以達(dá)到技術(shù)要求。擠壓時(shí)產(chǎn)生不均勻變形的主要原因如下：(1)變形金屬與模具之間存在著摩擦力；(2)各部分金屬流動(dòng)阻力不一致；(3)變形金屬的組織結(jié)構(gòu)不均勻；(4)模具工作部分的形狀與尺寸不合理。這些因素導(dǎo)致擠壓后的金屬存在強(qiáng)烈的各向異性，極大地制約了擠壓成形工藝的發(fā)展。

現(xiàn)有采用旋轉(zhuǎn)擠壓的方法。旋轉(zhuǎn)擠壓成形技術(shù)，是一種在傳統(tǒng)擠壓的基礎(chǔ)上施加扭矩的新型擠壓方法。在成形過程中對(duì)凸模或凹模施加轉(zhuǎn)動(dòng)，通過改變變形體內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，產(chǎn)生較大剪切應(yīng)變量，可細(xì)化晶粒，形成具有大角晶界的細(xì)晶結(jié)構(gòu)，保證擠壓成形構(gòu)件的組織均勻，降低成形構(gòu)件性能異向性。這種加載方式可以讓變形體一方面形成軸向壓縮，另一方面扭矩會(huì)導(dǎo)致切向剪切應(yīng)變形產(chǎn)生。旋轉(zhuǎn)擠壓是一種復(fù)合加載變形工藝，通過對(duì)變形體施加復(fù)合強(qiáng)剪應(yīng)力場(chǎng)，有效控制并且使得接觸摩擦向有益方向轉(zhuǎn)化，從而達(dá)到大幅度改變材料內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)，改善傳統(tǒng)壓力加工工藝的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種鋁鎂合金杯形件旋轉(zhuǎn)擠壓成形方法，該方法顯著降低軸向擠壓力，使成形件變形更加均勻，提高了成形工件的力學(xué)性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

(1)、下料，取一段柱形坯料；

(2)、旋轉(zhuǎn)擠壓，將柱形坯料放入鋁鎂合金旋轉(zhuǎn)擠壓成形專用模具的凹模模腔中，所述的凹模的模腔周壁設(shè)有至少兩個(gè)對(duì)稱的軸向凹槽，凹模的夾持部位內(nèi)部做成空腔，將鋁鎂合金旋轉(zhuǎn)擠壓成形專用模具的凸模伸入凹模模腔中，所述的凸模工作帶的端部設(shè)置一個(gè)梯形截面凹槽，凸模的內(nèi)部做成中空，中空的截面積相等，使用加載設(shè)備對(duì)凸模進(jìn)行正向擠壓和加熱，同時(shí)凹模進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和加熱，在凸模擠壓過程中，利用梯形截面凹槽內(nèi)的柱形坯料形成整體性的扭矩，利用在擠壓過程中流入軸向凹槽的金屬坯料與凹模達(dá)到同步旋轉(zhuǎn)；

(3)、脫模，旋轉(zhuǎn)擠壓完成后，從凹模模腔中取出輕質(zhì)合金杯形件。

進(jìn)一步，步驟(2)中所述的凹模的空腔中放置凹模電加熱器。

進(jìn)一步，步驟(2)中所述的凹模的模腔底部放置坯料部位做成鑲塊形式，鑲塊中部設(shè)有內(nèi)孔，用于焊接熱電偶絲，然后連同鑲塊一同放入凹模模腔底部。

進(jìn)一步，步驟(2)中所述的凹模的模腔周壁設(shè)有6個(gè)對(duì)稱的軸向凹槽。

進(jìn)一步，步驟(2)中所述的凸模的中空中放置凸模電加熱器。

本發(fā)明通過凸模工作帶的端部設(shè)置一個(gè)梯形截面凹槽，在擠壓成形過程中利用梯形截面凹槽內(nèi)的金屬形成對(duì)整體金屬的扭矩，凹模的模腔周壁設(shè)有對(duì)稱的軸向凹槽，利用在擠壓過程中流入軸向凹槽的金屬坯料與凹模達(dá)到同步旋轉(zhuǎn)，同時(shí)對(duì)凸模、凹槽進(jìn)行加熱，以使擠壓件加熱趨于均勻，另外本發(fā)明通過凹模的旋轉(zhuǎn)，還有軸向凹槽一定程度上對(duì)軸向凹槽的金屬坯料的導(dǎo)流，顯著降低了對(duì)坯料的軸向加載力，可減小成形載荷及設(shè)備噸位，從而實(shí)現(xiàn)“小設(shè)備干大活”的目的。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的凸模剖視圖；

圖2是圖1中a向視圖；

圖3是圖1中b向視圖；

圖4是圖3中c向視圖；

圖5是本發(fā)明的凹模剖視圖；

圖6是本發(fā)明的凹模的鑲塊剖視圖；

圖7是圖5中d向視圖；

圖8是圖5中e向視圖；

圖9是本發(fā)明旋轉(zhuǎn)擠壓成形鋁鎂合金杯形件的方法示意圖一；

圖10是本發(fā)明旋轉(zhuǎn)擠壓成形鋁鎂合金杯形件的方法示意圖二；

圖11是本發(fā)明旋轉(zhuǎn)擠壓成形鋁鎂合金杯形件的方法示意圖三；

圖12是本發(fā)明旋轉(zhuǎn)擠壓成形鋁鎂合金杯形件的方法示意圖四；

圖13是本發(fā)明旋轉(zhuǎn)擠壓成形鋁鎂合金杯形件的方法示意圖五；

圖14是本發(fā)明的鋁鎂合金杯形件剖視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

如圖1～圖8、圖9所示，一種鋁鎂合金旋轉(zhuǎn)擠壓成形專用模具1，包括凸模2、凹模3，凸模工作帶21的端部22設(shè)置一個(gè)梯形截面凹槽23，以方便在成形過程中利用該梯形截面凹槽23內(nèi)的金屬形成對(duì)整體金屬的扭矩；為保證坯料的加熱效率及凸模的使用壽命，凸模2的內(nèi)部做成中空24，中空的截面積相等，凹模模腔30的周壁31設(shè)有6個(gè)對(duì)稱的軸向凹槽32，在凸模2正向擠壓的同時(shí)，利用在擠壓過程中流入軸向凹槽32的金屬使坯料與凹模3達(dá)到同步旋轉(zhuǎn)，為保證坯料的加熱均勻性，凹模的夾持部位34內(nèi)部也做成空腔33。另外，為了保證熱電偶絲焊接的方便以及防止其在變形過程中脫落，凹模3的模腔底部35放置坯料部位做成鑲塊36形式，鑲塊36中部設(shè)有內(nèi)孔37，用于焊接熱電偶絲(圖未示出)，然后連同鑲塊36一同放入凹模3的模腔底部35，方便操作。

本發(fā)明鋁鎂合金旋轉(zhuǎn)擠壓成形專用模具顯著降低軸向擠壓力，使成形件變形更加均勻，可應(yīng)用在gleeble3500(熱模擬試驗(yàn)機(jī))扭轉(zhuǎn)單元上實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)擠壓成形工藝，為旋轉(zhuǎn)工藝參數(shù)的物理模擬奠定基礎(chǔ)，。在扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)中，gleeble3500試樣一端的周向運(yùn)動(dòng)被約束，另一端則由伺服控制下的液壓裝置驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)試樣標(biāo)距全長(zhǎng)內(nèi)溫度梯度沿軸向的分布不均，會(huì)明顯加重非均勻應(yīng)變的程度，經(jīng)測(cè)溫元件傳感，系統(tǒng)對(duì)扭轉(zhuǎn)試樣實(shí)施載荷與溫度的動(dòng)態(tài)程序控制。因此，通過對(duì)鋁鎂合金旋轉(zhuǎn)擠壓成形專用模具結(jié)構(gòu)尺寸的合理設(shè)計(jì)以及溫度分布的得力控制以使內(nèi)部的試樣加熱趨于均勻，實(shí)現(xiàn)了對(duì)試樣高效率均勻加熱的，實(shí)現(xiàn)扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)的成形參數(shù)的動(dòng)態(tài)測(cè)試。

本發(fā)明如果凸模2的中空24中放置凸模電加熱器(圖未示出)，凹模3的空腔33中放置凹模電加熱器(圖未示出)，也可以用于普通的擠壓機(jī)上使用。

如圖9～圖14、圖3、圖4、圖7所示，使用本發(fā)明的鋁鎂合金旋轉(zhuǎn)擠壓成形專用模具1成形鋁鎂合金杯形件的方法是：

(1)、下料，取一段柱形坯料4；

(2)、旋轉(zhuǎn)擠壓，將柱形坯料4放入凹模模腔30中，將凸模2伸入凹模模腔30中進(jìn)行正向擠壓和加熱，同時(shí)凹模3進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和加熱，以達(dá)到邊旋轉(zhuǎn)，邊擠壓的效果，在凸模2擠壓過程中，利用梯形截面凹槽23內(nèi)的柱形坯料4形成整體性的扭矩，通過凹模3的旋轉(zhuǎn)大幅降低軸向擠壓力，促進(jìn)坯料的均勻流動(dòng)，提高成形均勻性，大幅降低成形件軸向和周向性能差異，改善成形性能；并且大大減小摩擦力，提高材料利用率，利用在擠壓過程中流入軸向凹槽32的金屬坯料與凹模3達(dá)到同步旋轉(zhuǎn)，邊旋轉(zhuǎn)邊擠壓的大塑性變形過程，有助于提高成形工件力學(xué)性能；

(3)、脫模，旋轉(zhuǎn)擠壓完成后，從凹模模腔30中取出輕質(zhì)合金杯件5。

與傳統(tǒng)正擠壓相比，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)擠壓成形方法具有如下特點(diǎn)：(1)凹模施加扭轉(zhuǎn)作用后，底角部材料也能發(fā)生變形流動(dòng)，“死區(qū)”范圍顯著地縮小甚至消除，材料利用率得到提高；(2)對(duì)凹模施加扭矩后，擠壓成形中的受力狀態(tài)發(fā)生改變，強(qiáng)烈的剪切變形對(duì)微觀組織的改善將有著重要的影響；(3)擠出金屬除了沿加載的軸向流動(dòng)外，還有沿著周向產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形的趨勢(shì)，在很大程度上提高了金屬的塑性變形程度；(4)在同等擠壓設(shè)備情況下，可以進(jìn)行不規(guī)則截面的加工制造，在相同結(jié)構(gòu)條件下，可減小成形載荷及設(shè)備噸位，從而實(shí)現(xiàn)“小設(shè)備干大活”的目的。本發(fā)明正是利用轉(zhuǎn)模擠壓的這些特點(diǎn)，利用切向剪切變形的產(chǎn)生，降低法向壓力，改善組織的密度，加劇塑性變形，改善材料組織形態(tài)，從而使擠壓件變形更加均勻，另一方面顯著降低軸向擠壓力，使成形件變形更加均勻，大大提高了成形工件的力學(xué)性能。提高了材料利用率，在鍛壓行業(yè)推廣經(jīng)濟(jì)效益顯著。