一种连接镁合金和铝合金的挤压装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种连接镁合金和铝合金的挤压装置，该装置凸模和带有挤压腔的凹模，在挤压腔内设置镁合金、非晶合金和铝合金，凸模在外力作用下对挤压腔内的镁合金、非晶合金和铝合金进行挤压，凹模内设置镁合金、非晶合金和铝合金，镁合金、非晶合金和铝合金受热后在凸模的挤压作用下进入到成型腔内成型，在高温和三向压应力状态下发生共同热变形，形成稳固连接。本实用新型专利技术利用非晶合金作中间过渡层，避免了铝合金和镁合金的直接接触，避免了两者之间直接的元素扩散，避免形成Al‑Mg系金属间脆性化合物和焊接空隙，提高了连接质量，优选的挤压温度和挤压速度的结合使得铝、镁合金和非晶合金都处于低应力超塑性状态，促进接口形成。

Extruding device for connecting magnesium alloy and aluminium alloy

The utility model discloses an extrusion device connected with magnesium alloy and Aluminum Alloy, the device of punch and die cavity with the setting of magnesium alloy, amorphous alloy and Aluminum Alloy in extrusion cavity mould under the external force of amorphous alloy and aluminum alloy of magnesium alloy extrusion, extrusion cavity non die set, magnesium alloy, amorphous alloy and amorphous alloy Aluminum Alloy, and Aluminum Alloy after heating in the role of punch squeeze into the forming cavity of the forming of magnesium alloy, and three in the non dimensional stress under high temperature occurred common thermal deformation, the formation of stable connection. The utility model uses amorphous alloy as interlayer, avoid direct contact Aluminum Alloy and magnesium alloy, avoid direct diffusion between the two elements, to avoid the formation of Al Mg brittle intermetallic compound and welding gap, improve the quality of connection with the extrusion temperature, extrusion speed and degree preferred, the aluminum magnesium alloy and amorphous alloy in low stress Superplastic State, promote the formation of interface.

【技术实现步骤摘要】
一种连接镁合金和铝合金的挤压装置
本技术涉及镁合金、铝合金的连接，尤其涉及一种连接镁合金和铝合金的挤压装置。
技术介绍
现代机器制造业最迫切的问题之一，是在提高结构和设备工作技术性能和可靠性的同时，降低金属消耗量。由于铝合金具有密度低、强度高、耐腐蚀、热导和电导率高以及加工性能好等优良品质而发展迅速，已广泛应用于国民经济各领域及国防建设中，用量仅次于钢铁材料，成为第二大金属材料。镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、尺寸稳定性好、导热性能优越、切削加工性能好、易铸造、减震性能好、电磁屏蔽好、可无限地再利用等众多优点，被誉为21世纪绿色金属结构材料。在实用金属中镁是最轻的金属，镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。在航空航天、运输行业中降低结构重量成为提高性能的重要措施，轻型镁合金材料在这方面的应用需求更为迫切。但大量使用镁合金不仅成本高，而且不可能全面满足使用要求。镁、铝及其合金连接形成复合结构，不但能减轻构件的重量、节约材料，而且能发挥各自的性能优势。现有技术中，关于镁、铝合金进行连接的技术主要是焊接技术，常用的有扩散焊、熔焊、点焊和搅拌摩擦焊等。有采用电场活化连接技术对镁合金与铝合金进行连接的方法。有利用搅拌摩擦焊方法焊接铝合金和镁合金的方法，利用搅拌头在焊缝内高速旋转，沿着焊接方向的移动实现固相连接。焊接技术主要是针对合金板材进行焊接复合。传统的焊接方式由于温度难以稳定控制，容易使铝、镁合金焊接热影响区的晶粒发生粗大。新兴的焊接方式以速度快、焊接热影响区窄和无污染的特征逐渐取代了传统焊接方式，然而由于镁和铝的相容性太差，在接口附近极易形成Al-Mg系金属间脆性化合物，同时由于铝合金和镁合金在焊缝处元素扩散速度相差太大，容易产生空隙，降低了接口处结合性能。因此，亟需解决铝合金与镁合金的连接问题，以进一步扩大镁合金和铝合金的应用空间。
技术实现思路
本技术的第一目的是提供一种连接镁合金和铝合金的挤压装置，该装置利用非晶合金在过冷液相区较低强度、粘度和硬度的内在秉性，以及异质合金如超强度铝/镁合金在高温变形时较低的变形抗力，通过高温下对铝合金、非晶合金和镁合金共同施加压力，使三者发生共同热变形，提高异质合金接口处的结合性能。为了达成上述目的，本技术提供的技术方案：一种连接镁合金和铝合金的挤压装置，包括：凸模和带有挤压腔的凹模，在挤压腔内设置镁合金、非晶合金和铝合金，凸模在外力作用下对挤压腔内的镁合金、非晶合金和铝合金进行挤压，凹模内设置镁合金、非晶合金和铝合金，镁合金、非晶合金和铝合金受热后在凸模的挤压作用下进入到成型腔内成型，成型腔的体积小于挤压腔的体积，挤压腔的底部逐渐收缩，成型腔的形状与工件的形状相同。上述适用于镁铝合金的热挤压装置，无需采用现有技术中的焊接方案，成型速度快，挤压温度通过电热元件实现控制，较为方便地对挤压温度进行控制，凸模与凹模在挤压腔内挤压非晶合金、镁合金和铝合金进而在成型腔内成型，通过使用非晶合金作过渡层，避免镁合金和铝合金直接连接产生金属间脆性化合物，实现两大轻量合金的高强度连接。此外，经过大塑性变形，镁、铝合金由于细晶强化而提高了自身强度。所述凹模包括至少两个拼块，拼块以模具中轴线进行拼合，拼块拼装形成所述的挤压腔，通过拼装挤压腔的设置，便于成型冷却后，拆开凹模取出成型件，避免损坏成型件，为了确保挤压成型效果，在所述凹模的外部套有用于环向挤压凹模的夹紧套，夹紧套对拼装的凹模起到一个挤压作用，夹紧套采用和凹模相同的材料，优选地，凹模和夹紧套采用热作模具钢H13。优选地，挤压腔为圆柱形状，挤压腔的底部通过45°锥形结构过渡形成成型腔，成型腔内部的形状与预计成型件的形状相匹配，如可以是长条状。所述夹紧套同样包括至少两个拼装件，以方便成型工件的取出。所述凹模为倒圆台形状；所述夹紧套内部与所述凹模紧密贴合，这样凹模的外壁与夹紧套内壁采用锥形面方式进行结合，保证贴合效果，二者贴合面切线与所述模具中轴线具有3°-5°的夹角。挤压装置还包括设于所述凹模上部的用于从上方挤压凹模的紧固压板，紧固压板中部开有用于凸模穿过的通孔，通孔直径小于所述凹模上表面直径，以保证紧固压板的下压作用。进一步地，所述夹紧套与所述的紧固压板之间设有连接件，连接件为螺栓，在夹紧套上设置盲孔作为螺栓的插入孔，在凹模的各拼块上均开有一盲孔。所述成型腔设于凹模内，所述成型腔的一侧设置导向套，导向套设于凹模的外侧，所述凹模上表面高于所述夹紧套的上表面，凹模下表面稍高于夹紧套的下表面，因为装配好的凹模拼块随着紧固压板和夹紧套之间螺栓拧紧，凹模相对于夹紧套会向下有微小的移动，正是这个移动使得凹模拼块之间的间隙减小，这也正是夹紧套和紧固压板的作用，同时，夹紧套与紧固压板的设置，有效避免挤压过程成型件在拼块结合面处产生飞边。所述成型腔设于凹模内，所述成型腔的一侧设置导向套，导向套设于凹模的外侧，所述导向套通过紧固件与所述凹模固定，导向套内具有与成型腔在一条直线的导向通道以对长直形状的成型件进行较直。所述导向套通过紧固件与所述凹模固定，紧固件为螺栓，螺栓的位置不影响到挤压腔的位置，所述导向套内导向通道的尺寸略大于所述成型腔的尺寸，在成型腔出口处由大直径圆弧过渡形成，以减小成型件在导向通道向下运动时的摩擦。在所述凹模内设置温度测量元件，温度测量元件与温度控制器连接，温度控制器与所述电热元件连接，温度测量元件测量温度反馈到温度控制器，温度控制器控制电热元件的加热速率和加热温度。所述凸模与直线驱动机构连接，直线驱动机构带动凸模以设定速率进入到凹模内的挤压腔中，直线驱动机构可以为压力机，实现压力机以设定压力压持凸模，凹模内的挤压腔深度为凹模厚度的四分之三或者是五分之四或者在二者之间，保证凸模的竖直挤压。上述装置，对镁合金、铝合金与非晶合金进行同时挤压，非晶合金作中间过渡层，以实现镁合金与铝合金的粘结，其中，非晶合金优选为锆基非晶合金，如Zr68Cu12Ni9Ti8Be3，由于锆基非晶合金具有很大的非晶形成能力和宽大的过冷液相区，因此本技术非晶合金优选为锆基非晶。由于铝合金和镁合金晶格结构相差很大，而且二者冶金相容性比较差，铝合金和镁合金直接接触时，元素发生直接扩散，容易形成Al-Mg系金属间脆性化合物，而且由于元素间扩散速度的不同，容易在连接界面产生空洞等缺陷。非晶合金没有晶体结构，没有晶格常数等限制，由一个一个原子随机组合而成，原子之间相对比较自由。非晶合金和铝合金、镁合金的冶金相容性高于铝合金和镁合金之间的冶金相容性。热挤压过程中，非晶合金和铝合金、镁合金同时受到三向压应力，铝合金、镁合金分别和非晶合金直接发生元素扩散，在压力的作用下，直接形成原子间结合，避免了Al-Mg系金属间脆性化合物的产生，通过使用非晶合金作中间过渡层，改善铝合金和镁合金的连接性能。非晶合金是20世纪材料领域的重大发现，材料内部原子排列呈长程无序短程有序结构，没有位错和晶界等缺陷，这种独特的结构使得非晶合金具有高强度、超塑性、高弹性、高硬度、高耐磨性和高耐腐蚀性能。在过冷液相区内，非晶合金具有低强度、粘度和硬度的内在秉性，非晶合金和铝、镁合金在非晶过冷液相区进行共同热成型，可以形成良好结合，并且结合部位元素扩散均匀。本技术从避免铝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连接镁合金和铝合金的挤压装置，其特征在于，包括：凸模和带有挤压腔的凹模，在挤压腔内设置镁合金、非晶合金和铝合金，凸模在外力作用下对挤压腔内的镁合金、非晶合金和铝合金进行挤压，凹模内设置镁合金、非晶合金和铝合金，镁合金、非晶合金和铝合金受热后在凸模的挤压作用下进入到成型腔内成型，成型腔的体积小于挤压腔的体积。

【技术特征摘要】
1.一种连接镁合金和铝合金的挤压装置，其特征在于，包括：凸模和带有挤压腔的凹模，在挤压腔内设置镁合金、非晶合金和铝合金，凸模在外力作用下对挤压腔内的镁合金、非晶合金和铝合金进行挤压，凹模内设置镁合金、非晶合金和铝合金，镁合金、非晶合金和铝合金受热后在凸模的挤压作用下进入到成型腔内成型，成型腔的体积小于挤压腔的体积。2.如权利要求1所述的一种连接镁合金和铝合金的挤压装置，其特征在于，所述凹模包括至少两个拼块，拼块拼装形成所述的挤压腔，在所述凹模的外部套有用于环向挤压凹模的夹紧套。3.如权利要求2所述的一种连接镁合金和铝合金的挤压装置，其特征在于，所述夹紧套同样包括至少两个拼装件。4.如权利要求2所述的一种连接镁合金和铝合金的挤压装置，其特征在于，所述凹模为倒圆台形状。5.如权利要求2所述的一种连接镁合金和铝合金的挤压装置，其特征在于，所述夹紧套内部与所述凹模紧密贴合。6.如权利要求2所述的一种连接镁合金和铝合金的挤压装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋芮，刘海娟，侯弘历，贺连芳，张春芝，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：新型
国别省市：山东,37