本发明专利技术涉及一种铝包镁复合管半固态制备方式中的挤压成形模具及方法。该复合管内层为AZ91D镁合金，外层为7075铝合金。所述方法包括坯料的制备、二次加热、半固态挤压成形。模具的预热温度为250℃-300℃，通过热装工艺将制备好的固相率为70-90%的铝、镁合金半固态坯料放入挤压筒的挤压腔内，挤压速度为60-150mm/s，挤压成形得到壁厚为4-8mm，长度为1200-3000mm的铝包镁复合管。本发明专利技术制备的铝包镁管结合界面完全达到冶金结合，相比其它成形方法，生产效率高、流程短、管材质量好、模具结构简单，易于实施；制备的铝包镁管密度小、比强度比刚度高、外层耐腐蚀、内层吸震及抗冲击性能好，特别适合于高速列车行李架、座椅、便携式自行车车架、高档灯具制造等领域，具有非常广泛的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种。该复合管内层为AZ91D镁合金，外层为7075铝合金。所述方法包括坯料的制备、二次加热、半固态挤压成形。模具的预热温度为250℃-300℃，通过热装工艺将制备好的固相率为70-90%的铝、镁合金半固态坯料放入挤压筒的挤压腔内，挤压速度为60-150mm/s，挤压成形得到壁厚为4-8mm，长度为1200-3000mm的铝包镁复合管。本专利技术制备的铝包镁管结合界面完全达到冶金结合，相比其它成形方法，生产效率高、流程短、管材质量好、模具结构简单，易于实施；制备的铝包镁管密度小、比强度比刚度高、外层耐腐蚀、内层吸震及抗冲击性能好，特别适合于高速列车行李架、座椅、便携式自行车车架、高档灯具制造等领域，具有非常广泛的应用前景。【专利说明】
本专利技术涉及一种铝包镁复合管制备模具及方法，特别是一种。
技术介绍
双层复合管材是指内、外层由异种金属通过一定加工方法制备而成的管材，其内、外层金属分别具有不同的性质，以满足不同工作环境的要求。目前，复合管材在交通工具制造、输送管道、航空航天等多个领域具有广阔的应用前景。随着我国国民经济高新技术与国防军工的飞速发展，对于复合管材的需求量不断增大，对产品质量的要求也越来越高。特别是近年来，我国资源、环境问题日益突出，对复合管材的加工方法提出了绿色化、短流程化、高效率化等要求。铝包镁管是一种性能优异并且应用潜力巨大的复合管材，其外层的铝合金具有密度低、耐腐蚀、美观等特点，其内层的镁合金具有密度低、吸震性能及抗冲击载荷性能优异、比强度和比刚度大等特点。铝包镁管特别适合于生产列车车厢行李架、座椅以及便携式自行车车架和高档灯具等。常规的复合管生产工艺至少需要两个工步:第一步是分别生产出外层铝合金管与内层镁合金管；第二步是采用包覆或者焊接的方法将第一步生产出的单层管进行复合连接。很显然，这种方法至少存在着两个缺点:首先是工艺生产周期长，不能实现一次成形，能耗较高；其次，采用焊接的方法生产出的复合管，内层管与外层管结合不紧密，管间缝隙和应力容易造成产品失效。液态金属连铸复合法也可以用于制备双层复合管(见:苏亚军，刘新华，吴永福，等.水平连铸直接复合成形铜包铝复合材料的组织与性能.特种铸造及有色合金，2011，31(9):785-789)，属于液相一液相复合法，该成形方法有利于提高复合管材的质量，但存在着设备投资成本高(需要特定的铸造设备)、生产温度高(加工温度均在合金液相线100°C以上)、生产效率低(平均拉坯速度只有60-90mm/min)、能源消耗大、生产过程难以精确控制(拉坯容易产生拉裂、重叠等现象)等缺陷，限制了其应用的前景。此外，传统的轧制压接法和包覆焊接法生产工艺，均属于固相一固相复合方法，存在着生产工艺流程长、成本高、环境负担大、难以制备异形或者较大尺寸的复合管材，内外层管难以达到冶金结合效果等问题(见:骆瑞雪.双金属复合管的挤压成形工艺研究.热加工工艺，2010，39(13):87-89)。因此，开发出一种高效率、短流程、绿色化且界面达到冶金结合的复合管材的加工成形方法及成形模具具有十分重要的实际意义。
技术实现思路
为了提高铝包镁管的生产效率与质量，本专利技术提出了一种半固态挤压成形工艺技术，并设计出一套用于挤压成形的模具。该成形方法制备的铝包镁管具有工艺流程短、能耗低、内外层管结合界面达到冶金结合的优点，并且其挤压成形模具结构合理，灵活，易于实施。本专利技术的第一目的在于提供一种铝包镁复合管半固态制备方式中的挤压成形模具，所述挤压成形模具包括加热电阻丝(I)、挤压筒(9)、内管挤压模(13)、外管挤压模(14)、芯棒(5)、底座(15)； 加热电阻丝(I)位于挤压筒(9)外部； 挤压筒(9)上开设有中心通孔，且挤压筒(9)均匀分布放置镁合金、铝合金半固态坯料的四个挤压腔，分别为两个内管挤压腔(4)和两个外管挤压腔(8);挤压筒(9)底部中央具有凹槽，凹槽中由上至下依次放置所述内管挤压模(13)和外管挤压模(14)； 内管挤压模(13)上表面设有通过其中心通孔的凹槽形的第一焊合腔(11)，第一焊合腔(11)两端分别位于两个内管挤压腔(4)下部，同时第一焊合腔(11)两侧对称开设有两个通孔(21)； 外管挤压模(14)上表面设有通过其中心通孔的凹槽形的第二焊合腔(12)，第二焊合腔(12)两端分别位于两个外管挤压腔(8)下部，并通过内管挤压模(13)上的两个通孔(21)与外管挤压腔(8)连通； 底座(15)具有底座挤出孔(16)，所述底座挤出孔(16)为底座(15)的中心通孔； 所述挤压筒(9)、内管挤压模(13)、外管挤压模(14)以及底座(15)的中心通孔由上至下依次连通，用以放置芯棒(5);芯棒(5)上部、下部为半径不同的圆柱形结构，中部为圆台形结构。优选地，所述四个挤压腔以挤压筒(9)中心通孔为中心均匀分布，两个内管挤压腔(4)和两个外管挤压腔(8)交替分布，用于分别放置镁合金、铝合金半固态坯料；所述挤压成形模具还包括分别放置于内管挤压腔(4)和两个外管挤压腔(8)中的内管挤压杆(3)、外管挤压杆(7)。优选地，所述第一焊合腔(11)和第二焊合腔(12)为方向交叉垂直的跑道形凹槽，所述内管挤压模(13)上的通孔(21)为圆形通孔。优选地，内管挤压模(13)下部设有导流椎体(19)，导流椎体的锥角为10-30°，高度为 20_25mm。优选地，外管挤压模(14)中心通孔与内管挤压模(13)中心通孔的半径之差大于内管挤压模(13)中心通孔与芯棒下部的变径之差。本专利技术第二目的在于提供一种利用上述任意之一的挤压成形模具的铝包镁管半固态挤压成形方法，所述挤压成形方法包括: 步骤1.首先将铝合金、镁合金半固态坯料分别进行加热，铝合金半固态坯料的二次加热温度为598-617°C，镁合金半固态坯料的二次加热温度为579-584°C，其中，铝合金和镁合金半固态坯料固相率为70-90%，并将铝合金和镁合金半固态坯料分别放入外管挤压腔8和内管挤压腔4内； 步骤2.利用加热电阻丝I对挤压成形模具进行预热，预热温度为250-300°C ； 步骤3.挤压机通过外管挤压腔8和内管挤压腔4内的挤压杆对铝合金、镁合金半固态坯料施加挤压力，铝包镁管在压力作用下从底座挤压孔16中挤出并焊合，最终成形。优选地，所述铝合金、镁合金半固态坯料为具有半固态组织特征的铝合金、镁合金棒状坯料，坯料直径为60-80mm，高度小于等于其直径的1.5倍。优选地，所述步骤3中挤压机的挤压速度为60-150mm/s。本专利技术第三目的在于提供一种铝包镁复合管，其内层管材为AZ91D镁合金，外层管材为7075铝合金。优选地，所述铝包镁复合管的壁厚为4-8mm，长度为1200-3000mm。本专利技术的优点是，铝包镁复合管的外层铝合金具有强度高、耐腐蚀、美观等特点，内层镁合金具有吸震性能好、密度小的优点；本挤压成形模具具有内管挤压模与外管挤压模，内层金属镁合金与外层金属铝合金分别在挤压模内先进行焊合，再由通孔挤出，模具结构简单，便于实施；本专利技术采用的半固态挤压成形方法，由于挤压坯料处于固液两相区之间，相比于固态成形，挤压力较低，而相比于液态成形，可以减少氧化，能耗较低。内外层管具有不本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铝包镁复合管半固态制备方式中的挤压成形模具，其特征在于：所述挤压成形模具包括加热电阻丝 (1)、挤压筒(9)、内管挤压模(13)、外管挤压模(14)、芯棒(5)、底座 (15)；加热电阻丝(1)位于挤压筒(9)外部；挤压筒(9)上开设有中心通孔，且挤压筒(9)均匀分布放置镁合金、铝合金半固态坯料的四个挤压腔，分别为两个内管挤压腔(4)和两个外管挤压腔(8)；挤压筒(9)底部中央具有凹槽，凹槽中由上至下依次放置所述内管挤压模(13)和外管挤压模(14)；内管挤压模(13)上表面设有通过其中心通孔的凹槽形的第一焊合腔 (11)，第一焊合腔(11)两端分别位于两个内管挤压腔 (4)下部，同时第一焊合腔(11)两侧对称开设有两个通孔(21)；外管挤压模(14)上表面设有通过其中心通孔的凹槽形的第二焊合腔(12)，第二焊合腔 (12)两端分别位于两个外管挤压腔(8)下部，并通过内管挤压模(13)上的两个通孔(21)与外管挤压腔(8)连通；底座(15)具有底座挤出孔(16)，所述底座挤出孔(16)为底座(15)的中心通孔；所述挤压筒(9)、内管挤压模(13)、外管挤压模(14)以及底座(15)的中心通孔由上至下依次连通，用以放置芯棒(5)；芯棒(5)上部、下部为半径不同的圆柱形结构，中部为圆台形结构。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王开坤，付金龙，王淑娴，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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