一种制备高性能镁合金板材的膨胀-连续剪切挤压变形成形装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公布了一种制备高性能镁合金板材的膨胀‑连续剪切挤压变形成形装置，它包括凹模和凸模；凹模设有挤压通道和凸模通道两部分，凸模插装在凸模通道内；挤压通道由膨胀球通道和连续剪切通道组成，膨胀球通道的顶部与凸模通道连通，膨胀球通道的直径大于凸模通道的直径；膨胀球通道的一端与连续剪切通道相连；连续剪切通道设置为两次，连续剪切通道与通道型腔连通，通道型腔的宽度大于剪切通道，通道型腔为长方体通道。本实用新型专利技术提供一种制备高性能镁合金板材的膨胀‑连续剪切变形的成形装置，结构简单，操作简单，加工效率高，可望实现连续的、大尺寸的镁合金板的生产。

An expansion continuous shear extrusion forming device for preparing high performance magnesium alloy sheet

The utility model discloses an expansion \u2011 continuous shear extrusion deformation forming device for preparing high-performance magnesium alloy sheet, which comprises a concave die and a convex die; the concave die is provided with an extrusion channel and a convex die channel, and the convex die is inserted in the convex die channel; the extrusion channel is composed of an expansion ball channel and a continuous shear channel, the top of the expansion ball channel is connected with the convex die channel, and the expansion ball channel is connected with the expansion ball channel The diameter of the channel is larger than the diameter of the punch channel; one end of the expansion ball channel is connected with the continuous shear channel; the continuous shear channel is set twice, and the continuous shear channel is connected with the channel cavity, the width of the channel cavity is larger than the shear channel, and the channel cavity is a rectangular channel. The utility model provides a forming device for preparing expansion \u2011 continuous shear deformation of high-performance magnesium alloy plates, which has simple structure, simple operation and high processing efficiency, and is expected to realize the production of continuous and large-size magnesium alloy plates.

【技术实现步骤摘要】
一种制备高性能镁合金板材的膨胀-连续剪切挤压变形成形装置
本技术属于金属材料的加工设备
，具体涉及一种制备高性能镁合金板材的膨胀-连续剪切挤压变形成形装置。
技术介绍
镁及镁合金是目前最轻的金属结构材料，具有比强度和比刚度高、导热性能好、易于机加工和回收等优点，在航空航天、交通运输、电子通信等领域获得较为广泛的应用。因此镁合金的开发应用显得更加迫切。然而，由于镁合金属于密排六方晶体结构，室温变形机制以基面α滑移和{10-12}孪生变形为主，室温塑性成形能力差，且绝对强度低，已成为阻碍镁合金加工与应用的瓶颈。目前，工业生产中镁合金的挤压变形工艺，其挤压比一般在10～100变化，镁合金坯料的挤压温度通常为300～450℃，挤压速度通常为0.1m/min～2.5m/min，挤压温度与挤压速度成正比，挤压温度越低，挤压速度越慢，如果挤压温度降低而挤压速度不随之而减慢，镁合金的成型效果将受影响，导致挤压出的材料出现裂纹，影响产品质量。在现有的镁合金变形方式中，等通道角挤压(EqualChannelAngularExtrusion，ECAE)技术是一种通过强烈塑性变形而获得大尺寸亚微米或纳米级块体的有效方法。它采用多道次转角剪切变形累计增加应变，急剧增值位错密度形成位错胞，诱发交滑移形成小角度晶界，受剪切力时发生旋转，逐渐演变为亚晶粒或大角度晶界的晶粒，同时，非基面滑移系受剪切力而得以开启，产生倾转基面织构。但ECAE模具的设计、变形途径、挤压道次、挤压速度以及变形热对材料的性能和加工过程影响极大，而工件与模具接触面间的摩擦状态、材料物性等诸多因素使ECAE成形过程的控制变得十分困难，难以在实际工业生产中投入使用。因此，深入认识AZ31镁合金晶粒细化机理，研究新的变形方式下微观组织结构及变形条件与强韧性能的定量关系，研发制备高性能镁合金新型挤压变形技术显得尤为重要。
技术实现思路
本技术的目的是针对以上问题，本技术提供一种制备高性能镁合金板材的膨胀-连续剪切挤压变形的成形装置，它在挤压变形过程不仅有效增加了应变量，且实现大挤压比变形和应变的形状变换效应，有利于形成剪切织构和板形控制，挤压变形后使镁合金形成均匀细晶组织及达到了弱化织构等效果。本技术的模具结构简单，操作简单，加工效率高，可望实现连续的、大尺寸的镁合金板的生产。为实现以上目的，本技术采用的技术方案是：它包括凹模和凸模；凹模由挤压通道和凸模通道两部分组成，凸模插装在凸模通道内；挤压通道由膨胀球通道和连续剪切通道组成，膨胀球通道的顶部与凸模通道连通，膨胀球通道的直径大于凸模通道的直径；膨胀球通道的一端与连续剪切通道相连；连续剪切通道设置为两次，连续剪切通道与通道型腔连通，通道型腔的宽度大于连续剪切通道，通道型腔为长方体通道。进一步的，凹模从对称部分分为两半，且用多个螺纹柱对两凹模进行固定安装。进一步的，膨胀球通道的直径大于凸模通道的直径，凸模通道直径为20～30mm，膨胀球直径为22～36mm。进一步的，连续剪切通道包括第一次转角剪切和第二次转角剪切，第一次转角剪切和第二次转角剪切的转角角度均为90°～150°。进一步的，凸模通道与挤压通道是连通的。本技术的有益效果：1、本技术的模具结构简单，操作简单，加工效率高，可望实现连续的、大尺寸的镁合金板的生产。2、本技术提供一种制备高性能镁合金板材的膨胀-连续剪切挤压变形的成形装置，膨胀球直径大于坯料圆柱直径，在变形过程中膨胀球变形可增加应变量。3、由膨胀球变成薄板可实现大挤压比变形，同时，镁合金在膨胀球内变成板料，最终实现棒料变成板料变形，具有形状转变增加剪切变形量功效，能够极大地提高镁合金晶粒细化、织构弱化等效果。4、变成薄板后续两次转角剪切变形过程中容易开启内部非基面滑移系，可达到弱化镁合金的基面织构的效果，进而改善镁合金塑性，同时，利于最终板材的变形均匀性，进而实现细晶组织均匀性分布，也有利于板形的控制。附图说明图1为本技术结构正视图。图中所述文字标注表示为：1、凸模；2、挤压通道；3、膨胀球通道；4、第一次转角剪切；5、第二次转角剪切；6、凹模；7、通道型腔；100、连续剪切通道。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合附图对本技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本技术的保护范围有任何的限制作用。如图1所示，本技术的具体结构为：它包括凹模6和凸模1；凹模6由挤压通道2和凸模通道两部分组成，凸模1插装在凸模通道内；挤压通道2由膨胀球通道3和连续剪切通道100组成，膨胀球通道3的顶部与凸模通道连通，膨胀球通道3的直径大于凸模通道的直径；膨胀球通道3的一端与连续剪切通道100相连；连续剪切通道100设置为两次，连续剪切通道100与通道型腔7连通，通道型腔7的宽度大于连续剪切通道100，通道型腔7为长方体通道。进一步的，凹模6从对称部分分为两半，且用多个螺纹柱对两凹模进行固定安装。进一步的，膨胀球通道3的直径大于凸模通道的直径，凸模通道直径为20～30mm，膨胀球直径为22～36mm。进一步的，连续剪切通道100包括第一次转角剪切4和第二次转角剪切5，第一次转角剪切4和第二次转角剪切5的转角角度均为90°～150°。进一步的，凸模通道与挤压通道2是连通的。如图1所示:本技术包括凸模1和凹模6；凹模6由挤压通道2和凸模通道两部分组成，凸模1插装在凸模通道内；挤压通道2由膨胀球通道3和连续剪切通道100两部分组成，膨胀球通道3的顶部与凸模通道连通，膨胀球通道3的直径大于凸模通道的直径；膨胀球通道3的一端与连续剪切通道100相连，最终形成长方形通道，用于挤出板材。本技术使用时，其挤压加工方法如下：由于镁合金在铸造过程中，非平衡结晶所带来的各种偏析和存在于晶界及枝晶网络上的金属间化合物，使得铸坯的化学成分和组织很不均匀，造成热塑性的和加工性能的降低。为改善铸锭化学成分和组织的不均匀性，需要在铸造后对铸坯进行均匀化退火处理。本实验将镁合金坯料加热至400℃保温20小时进行均匀化处理，达到较佳的均匀化处理效果，经过均匀化处理的铸锭，粗大的枝晶消失，使得铸锭的化学成分和组织更加均匀。挤压前，把挤压凸模1和凹模6都加热至350℃，随后在挤压凹模6（左右两半）的挤压通道腔内均匀涂抹润滑剂，润滑剂可选用汽缸油、机油、石墨、玻璃、二硫化钼、植物油等，或者选其几种根据不同情况按不同比例混合使用。本实施例采用的润滑剂为由74号汽缸油加粒度400目的石墨混合而成的润滑剂，该润滑剂的配制比例的重量百分比为74号汽缸油60～90％，粒度400目的石墨10～40％，为达较佳的润滑效果，以配制比例的重量百分比为74号汽缸油70％，粒度400目的石墨30％的润滑剂的效果最佳；然后将挤压凹模6（左右两半）组装放置在固定在立式挤压机工作台上，然后将经过均匀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备高性能镁合金板材的膨胀-连续剪切挤压变形成形装置，其特征在于，它包括凹模（6）和凸模（1）；凹模（6）由挤压通道（2）和凸模通道两部分组成，凸模（1）插装在凸模通道内；挤压通道（2）由膨胀球通道（3）和连续剪切通道（100）组成，膨胀球通道（3）的顶部与凸模通道连通，膨胀球通道（3）的直径大于凸模通道的直径；膨胀球通道（3）的一端与连续剪切通道（100）相连；连续剪切通道（100）设置为两次，连续剪切通道（100）与通道型腔（7）连通，通道型腔（7）的宽度大于连续剪切通道（100），通道型腔（7）为长方体通道。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备高性能镁合金板材的膨胀-连续剪切挤压变形成形装置，其特征在于，它包括凹模（6）和凸模（1）；凹模（6）由挤压通道（2）和凸模通道两部分组成，凸模（1）插装在凸模通道内；挤压通道（2）由膨胀球通道（3）和连续剪切通道（100）组成，膨胀球通道（3）的顶部与凸模通道连通，膨胀球通道（3）的直径大于凸模通道的直径；膨胀球通道（3）的一端与连续剪切通道（100）相连；连续剪切通道（100）设置为两次，连续剪切通道（100）与通道型腔（7）连通，通道型腔（7）的宽度大于连续剪切通道（100），通道型腔（7）为长方体通道。


2.根据权利要求1所述的一种制备高性能镁合金板材的膨胀-连续剪切挤压变形成形装置，其特征在于，凹模...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢立伟，项瑶，盛坤，王峰，吴志强，刘龙飞，蔡志华，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43